白皎煤礦地應(yīng)力測(cè)試及煤層瓦斯水力化治理措施研究.pdf

1、近幾年伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭需求量逐步攀升使我國(guó)煤層的開采深度逐步加深，煤層瓦斯的滲透性逐漸降低，加之我國(guó)煤層透氣性較差，因此我國(guó)的煤礦瓦斯災(zāi)害也十分嚴(yán)重。雖然我國(guó)在礦井瓦斯抽采方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下低滲煤層，鉆孔瓦斯抽采效率普遍偏低，抽采達(dá)標(biāo)困難。因此對(duì)煤體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造從而增加煤層透氣性就成為提高鉆孔抽采效率的關(guān)鍵，而煤層水力壓裂與水力割縫則是煤體結(jié)構(gòu)改造的有效途徑。
　　本文針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下低滲煤層

2、的瓦斯抽放難題，提出了復(fù)雜地質(zhì)低滲煤層水力壓裂-割縫綜合瓦斯增透技術(shù)。并采用理論分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下低滲煤層的水力化措施的增透機(jī)制及其效果。取得了以下成果：
　?、偻ㄟ^分析地應(yīng)力對(duì)水力壓裂以及水力割縫的影響，指出地應(yīng)力測(cè)量的必要性。運(yùn)用套孔應(yīng)力解除法對(duì)白皎煤礦238底板道附近區(qū)域的地應(yīng)力測(cè)量，得到238底板道附近區(qū)域的地應(yīng)力狀態(tài)。分析了白皎煤礦煤層地應(yīng)力的主控因素。最大主應(yīng)力21.4MPa方向90.1°傾

3、角-6.7°，中間主應(yīng)力15.6Mpa，方向358.1°傾角-16.8°，最小主應(yīng)力6.9MPa方向201.1°傾角-71.8°。
　?、谕ㄟ^分析水力壓裂與水力割縫的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，并基于此提出了復(fù)雜地質(zhì)低滲煤層水力壓裂-割縫綜合瓦斯增透技術(shù)。該技術(shù)體系綜合運(yùn)用了水力壓裂水力割縫這兩種水力化措施。對(duì)于低滲高應(yīng)力煤層先利用水力壓裂進(jìn)行區(qū)域化增透，水力壓裂施工完成后，對(duì)抽采孔的抽采效果進(jìn)行考查，確定抽采效果欠佳的區(qū)域作為水力壓裂“盲區(qū)

4、”，掘進(jìn)、回采過程中瓦斯超限也作為“盲區(qū)”，使用水力割縫局部增透強(qiáng)化抽采，從而使煤層局部瓦斯含量迅速降低，達(dá)到相應(yīng)作業(yè)要求。
　　③進(jìn)行水力壓裂鉆孔周邊應(yīng)力狀態(tài)分析，并根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果計(jì)算得到本次水力壓裂的起裂壓力，較好的指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。從理論上分析了水力壓裂的增透作用、水力壓裂的裂縫的破裂準(zhǔn)則以及裂縫的形態(tài)。進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂實(shí)驗(yàn)，分析了水力壓裂的影響范圍以及水力壓裂的增透效果。從水力壓裂的影響范圍可以看出其壓裂裂縫發(fā)育

5、分布不均勻，由于該區(qū)域存在一定的地質(zhì)構(gòu)造，煤層起伏以及厚度變化較大，水力壓裂存在盲區(qū)。壓裂結(jié)束后，3個(gè)壓裂孔的瓦斯抽采量呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升趨勢(shì)，瓦斯抽采濃度及流量均較238底板常規(guī)道穿層抽采鉆孔有較大的提高，且瓦斯?jié)舛燃傲髁克p較小，壓裂后瓦斯抽采鉆孔存活時(shí)間較長(zhǎng)。壓裂區(qū)域內(nèi)抽采鉆孔平均抽采濃度58.6％，鉆孔平均單孔抽采純量約為34.94L/min。對(duì)比白皎煤礦日均單孔瓦斯抽采濃度以及流量，說明水力壓裂區(qū)域化瓦斯增滲技術(shù)適用于區(qū)域增滲，具