煤矿井下水力压裂技术进展及展望
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常规水力压裂是将高压水( 压裂液) 注入煤体 中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ，克服 最小主应力和煤体的抗裂压力，扩宽伸展并沟通这
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( 第 43 卷第 12 期)
分析·探讨
些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一 裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造 裂缝与裂隙，从而提高煤层的透气性，达到卸压增透 的目的。
苏现波等发明了一种煤矿井下钻孔水力压裂增 透抽采瓦斯方法，该方法可以采用顶底板顺层钻孔、 顶底板穿层钻孔、本煤层顺层钻孔或本煤层穿层钻 孔进行水力压裂，首先确定钻孔参数施工钻孔，再设 计水压及注水量，洗孔，排水，检验压裂效果，合格后 联管抽放［3］。 王 魁 军 等 人 发 明 了 一 种 穿 层 钻 孔 水 力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，该方法是在顶( 底) 板岩巷( 也可以在煤巷) 向煤层打水力压裂钻孔，压 裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的 1 /2 以上， 在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔，从水力压裂 钻孔进行水力压裂，当压裂范围达到控制钻孔时，在 水力压裂钻孔周围一定距离煤体产生抗压薄弱区 域，高压水可以把水力压裂钻孔与控制孔之间的煤 体压穿［4］。马 耕 等 人 发 明 了 一 种 煤 层 顺 层 水 力 压 裂抽放瓦斯方法，该方法是在煤层顶( 底) 板顺层钻 取一个或多个压裂孔，封孔后连接压裂泵进行压裂， 达到预计的压裂效果后，施工平行顶( 底) 板的瓦斯 抽放孔，进行瓦斯抽放，否则继续进行压裂［5］。 1． 2 井下水力压裂工艺 1． 2． 1 常规水力压裂
常规水力压裂已经在平顶山、鹤壁、焦作、义马、 淮南等矿区得到应用，并取得了较好的效果［6 － 10］。 1． 2． 2 定向水力压裂
1) 定向孔定向压裂技术。李全贵、翟成等提出 了定向孔定向水力压裂技术，该技术是通过在水力 压裂钻孔影响半径内施工定向钻孔实现定向水力压 裂，定向孔的存在对水力压裂孔产生的裂隙具有导 向和加速扩展的作用，能够引导裂隙从压裂孔边向 定向孔方向发展，起了增加辅助自由面的作用，使整 个压裂区域压裂后形成较大范围的卸压增透区，提 高瓦斯抽采量［11］。
ZHANG You － shi ( Mugua Coal Mine，Lüliang Coal Electricity Co． ，Ltd，Huozhou Coal Electricity Group，Lüliang 033102，China) Abstract: In this paper，current research progress of hydraulic fracturing technologies in coal mine underground in China was summarized from three aspects，such as fracturing methods，fracturing techniques and fracturing equipments． The analysis showed that it was necessary to strengthen the research on scope of hydraulic fracturing application conditions，cracks extension control technique，safety protection measures and device，hydraulic fracturing monitoring technique and so on． Key words: coal mine; hydraulic fracturing; research progress; prospect
1 煤矿井下水力压裂技术研究进展
煤矿井下水力压裂技术的研究主要集中在压裂 方法、压裂工艺以及压裂装备 3 个方面。 1． 1 井下水力压裂方法
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51174082) ; 河南理工大学 博士基金资助项目( B2010 － 69，B2011 － 056) ; 中国煤炭工业协会 科技研究计划资助项目( MTKJ2010 － 383)
分析·探讨
( 2012 － 12)
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煤矿井下水力压裂技术研究进展及展望
张有狮
( 霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司 木瓜煤矿，山西 吕梁 033102)
摘 要: 从压裂方法、压裂工艺以及压裂装备 3 个方面，综述了国内当前开展煤矿井下水力压裂
技术研究的进展状况。分析认为在水力压裂适用条件、裂隙扩展控制技术、安全防护措施及设
水力压裂技术最早使用在油、气田的开发中，以 提高油、气井的产量。20 世纪 60 年代，前苏联将该 技术作为一种煤层卸压增透手段引入煤矿，开始进 行煤矿井下水力压裂试验研究［1］。1965 年煤炭科 学研究总院沈阳研究院( 原煤炭科学研究总院抚顺 分院) 在全国首次将水力压裂技术应用在煤层强化 抽放瓦斯领域，通过地面钻孔对煤层实施压裂，并进 行了现场试验，取得了显著效果。随后，我国先后在 阳泉一矿、白沙红卫矿，抚顺北龙凤矿及焦作中马矿 等进行了水力压裂试验，并取得了一些经验［2］。受 技术及装备等条件的限制，该技术在随后若干年一 直没有被大规模推广使用。随着科技的不断发展， 近几年，水力压裂作为一种煤层卸压增透措施被许 多矿井采用，并取得了较好的应用效果。
备、压裂监测技术等方面需要做进一步研究。
关键词: 煤矿; 水力压裂; 研究进展; 展望
wk.baidu.com
中图分类号: TD712 + ． 6
文献标志码: B
文章编号: 1003 － 496X( 2012) 12 － 0163 － 03
Research Progress and Prospect of Hydraulic Fracturing Technologies in Coal Mine Underground
徐幼平、林柏泉等也提出通过增加控制孔实现 定向水力压裂的方法。增加控制卡可以诱导压裂过 程中裂隙向定向孔方向生成与扩展，从而充分利用 水力压裂能量［12］。
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( 第 43 卷第 12 期)
分析·探讨
些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一 裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造 裂缝与裂隙，从而提高煤层的透气性，达到卸压增透 的目的。
苏现波等发明了一种煤矿井下钻孔水力压裂增 透抽采瓦斯方法，该方法可以采用顶底板顺层钻孔、 顶底板穿层钻孔、本煤层顺层钻孔或本煤层穿层钻 孔进行水力压裂，首先确定钻孔参数施工钻孔，再设 计水压及注水量，洗孔，排水，检验压裂效果，合格后 联管抽放［3］。 王 魁 军 等 人 发 明 了 一 种 穿 层 钻 孔 水 力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，该方法是在顶( 底) 板岩巷( 也可以在煤巷) 向煤层打水力压裂钻孔，压 裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的 1 /2 以上， 在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔，从水力压裂 钻孔进行水力压裂，当压裂范围达到控制钻孔时，在 水力压裂钻孔周围一定距离煤体产生抗压薄弱区 域，高压水可以把水力压裂钻孔与控制孔之间的煤 体压穿［4］。马 耕 等 人 发 明 了 一 种 煤 层 顺 层 水 力 压 裂抽放瓦斯方法，该方法是在煤层顶( 底) 板顺层钻 取一个或多个压裂孔，封孔后连接压裂泵进行压裂， 达到预计的压裂效果后，施工平行顶( 底) 板的瓦斯 抽放孔，进行瓦斯抽放，否则继续进行压裂［5］。 1． 2 井下水力压裂工艺 1． 2． 1 常规水力压裂
常规水力压裂已经在平顶山、鹤壁、焦作、义马、 淮南等矿区得到应用，并取得了较好的效果［6 － 10］。 1． 2． 2 定向水力压裂
1) 定向孔定向压裂技术。李全贵、翟成等提出 了定向孔定向水力压裂技术，该技术是通过在水力 压裂钻孔影响半径内施工定向钻孔实现定向水力压 裂，定向孔的存在对水力压裂孔产生的裂隙具有导 向和加速扩展的作用，能够引导裂隙从压裂孔边向 定向孔方向发展，起了增加辅助自由面的作用，使整 个压裂区域压裂后形成较大范围的卸压增透区，提 高瓦斯抽采量［11］。
ZHANG You － shi ( Mugua Coal Mine，Lüliang Coal Electricity Co． ，Ltd，Huozhou Coal Electricity Group，Lüliang 033102，China) Abstract: In this paper，current research progress of hydraulic fracturing technologies in coal mine underground in China was summarized from three aspects，such as fracturing methods，fracturing techniques and fracturing equipments． The analysis showed that it was necessary to strengthen the research on scope of hydraulic fracturing application conditions，cracks extension control technique，safety protection measures and device，hydraulic fracturing monitoring technique and so on． Key words: coal mine; hydraulic fracturing; research progress; prospect
1 煤矿井下水力压裂技术研究进展
煤矿井下水力压裂技术的研究主要集中在压裂 方法、压裂工艺以及压裂装备 3 个方面。 1． 1 井下水力压裂方法
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51174082) ; 河南理工大学 博士基金资助项目( B2010 － 69，B2011 － 056) ; 中国煤炭工业协会 科技研究计划资助项目( MTKJ2010 － 383)
分析·探讨
( 2012 － 12)
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煤矿井下水力压裂技术研究进展及展望
张有狮
( 霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司 木瓜煤矿，山西 吕梁 033102)
摘 要: 从压裂方法、压裂工艺以及压裂装备 3 个方面，综述了国内当前开展煤矿井下水力压裂
技术研究的进展状况。分析认为在水力压裂适用条件、裂隙扩展控制技术、安全防护措施及设
水力压裂技术最早使用在油、气田的开发中，以 提高油、气井的产量。20 世纪 60 年代，前苏联将该 技术作为一种煤层卸压增透手段引入煤矿，开始进 行煤矿井下水力压裂试验研究［1］。1965 年煤炭科 学研究总院沈阳研究院( 原煤炭科学研究总院抚顺 分院) 在全国首次将水力压裂技术应用在煤层强化 抽放瓦斯领域，通过地面钻孔对煤层实施压裂，并进 行了现场试验，取得了显著效果。随后，我国先后在 阳泉一矿、白沙红卫矿，抚顺北龙凤矿及焦作中马矿 等进行了水力压裂试验，并取得了一些经验［2］。受 技术及装备等条件的限制，该技术在随后若干年一 直没有被大规模推广使用。随着科技的不断发展， 近几年，水力压裂作为一种煤层卸压增透措施被许 多矿井采用，并取得了较好的应用效果。
备、压裂监测技术等方面需要做进一步研究。
关键词: 煤矿; 水力压裂; 研究进展; 展望
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中图分类号: TD712 + ． 6
文献标志码: B
文章编号: 1003 － 496X( 2012) 12 － 0163 － 03
Research Progress and Prospect of Hydraulic Fracturing Technologies in Coal Mine Underground
徐幼平、林柏泉等也提出通过增加控制孔实现 定向水力压裂的方法。增加控制卡可以诱导压裂过 程中裂隙向定向孔方向生成与扩展，从而充分利用 水力压裂能量［12］。