水力压裂技术在煤层瓦斯抽采中的应用与研究

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水力压裂增透在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

收稿日期:2022-08-30作者简介:吴建俊(1991-),男,山西祁县人,助理工程师,从事采矿技术工作。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.05.029水力压裂增透在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用吴建俊(山西焦煤西山煤电屯兰矿,山西古交　030200)摘　要:3号煤层为典型的高瓦斯、低透气性煤层,瓦斯治理面临难度高、效率低以及瓦斯治理投入大等问题,以南五巷掘进区域瓦斯治理为工程背景,提出将水力压裂增透技术应用到瓦斯治理中。

在南五巷底抽巷内按照70m 间距布置水力压裂钻孔,注水压力控制在20~25MPa、单孔注水量控制在100~120m 3,钻孔封孔至3号煤层底板下方1m 位置。

现场应用后,水力压裂区域内煤层透气性系数、瓦斯抽采浓度及抽采纯量分别增加约29.5倍、2.2倍、2.58倍,可为瓦斯高效治理创造良好条件。

研究成果为矿井水力压裂增透工作开展积累了宝贵经验,并可为其他矿井类似情况煤层增透工作开展提供指导。

关键词:低透气性煤层;水力压裂;瓦斯抽采;底抽巷中图分类号:TD712.6 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2023)05-0103-03 瓦斯抽采是治理煤矿井下瓦斯问题的主要措施,可有效降低煤岩体内瓦斯含量、瓦斯涌出量并消除煤层突出危险性[1]。

当开采煤层为低透气性煤层时,常存在瓦斯钻孔布置工程量大、瓦斯抽采半径小、抽采效率低、钻孔瓦斯抽采衰减速度快等问题,瓦斯治理效果不明显[2-4]。

通过煤层增透措施可提高煤层裂隙扩展以及瓦斯抽采效果,现阶段煤矿井下常用增透技术措施包括有水力压裂、水力冲孔、深孔松动爆破、CO 2变相压裂、保护层开采等,其中水力压裂凭借成本低、卸压范围大以及煤层增透效果显著等优点,应用较为广泛[5-8]。

山西某矿开采煤层具有发热量高、经济效益显著特点,同时煤层瓦斯含量高以及透气性差,瓦斯是制约煤层安全高效开采的主要因素。

以往矿井瓦斯治理通过布置密集本煤层钻孔、底抽钻孔等方式实现,存在瓦斯治理耗时长、治理工程量大以及瓦斯抽采效果不明显等问题。

井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用分析

井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用分析摘要：文章以某矿区作为研究对象，对该矿区井下的瓦斯灾害情况进行简要介绍，在此基础上，提出应用水力压裂技术对井下瓦斯进行抽采，以此来提高抽采效率，缩短抽采时间，解决矿井瓦斯突出问题。

期望通过本文的能够对水力压裂技术在煤矿瓦斯抽采中的推广应用有所帮助。

关键词：水力压裂技术；煤层；瓦斯抽采在煤矿井下五大灾害中，瓦斯的危害性最为严重，一旦井下瓦斯浓度超标，遇到火源后，会引起爆炸，由此不但会导致人员伤亡，而且还可能造成矿井坍塌。

因此，对井下瓦斯进行高效抽采显得尤为必要。

在瓦斯抽采的过程中，为提高抽采效率，缩短抽采时间，可以对水力压裂技术进行合理应用。

借此，下面就井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用展开分析探讨。

1矿井概况及瓦斯灾害某矿区的地质构造较为复杂，含煤地层为二叠系龙潭组，共计含煤8层，全区可采煤层为K1，局部可采煤层为K3和K4，整个矿井当中，有90%左右的范围是单一严重瓦斯突出危险煤层。

受到地质条件的影响，使得矿井的灾害情况比较严重，五大灾害一应俱全，其中瓦斯突出最为严重。

自该煤矿建成投用一来，共计发生瓦斯突出事故48次，造成47人死亡，其中6次事故为500吨以上。

随着井下开采作业面向纵深方向发展，使得瓦斯灾害变得更加严重。

为此，必须采取合理可行的方法和措施，对井下作业面的瓦斯进行高效抽采，以此来确保煤层开采的安全、有序进行。

2井下水力压裂技术在抽采煤层瓦斯中的应用2.1水力压裂技术增透机理水力压裂是通过裂缝为瓦斯流动创造有利条件，从而提高抽采效率的技术措施。

随着裂隙网络的形成，煤岩层的渗透率会随之提高，当压裂液排出以后，便会形成瓦斯渗流通道，由此能够使煤岩层本身的透气性获得大幅度增加，位于较远位置处的瓦斯可以较为通畅地流入到钻孔当中，瓦斯的抽采效率随之提高，抽采时间显著缩短。

2.2压力与水量的控制在对裂缝扩展长度进行控制时，可以对起裂压力、压裂液的注入量以及压裂时间的长短进行控制，并对压力参数进行合理确定。

水力压裂增透技术治理瓦斯的研究与应用

281随着多年的经济发展，我国逐步步入全面建设小康社会的决胜阶段，煤炭资源是我国经济发张的重要保障。

随着开采年限的增加，越来越多的赋存条件较为复杂的煤层已经完成开采，煤层的开采逐步向着赋存复杂煤层转移。

瓦斯是煤层中含有的灾害性气体，瓦斯抽采不合理或抽采不完全会造成难以估量的后果[1，2]。

由于煤层渗透性差、瓦斯含量高、瓦斯压力大等造成瓦斯极难自由排出，所以提出水力压裂增透技术[3，4]，水力压裂增透技术是对煤层进行压裂，提升瓦斯抽采效果。

本文以某矿为研究对象，研究低渗透煤层水力压裂瓦斯抽采规律，为实现低渗透煤层瓦斯抽采提供一定的指导及借鉴。

1 原理分析水力压裂增透技术是在地应力的加载下，将高压水注入至低渗透煤层，在高压水的作用下，煤层出现压裂裂缝，裂缝起裂后根据地应力的作用发生偏转，达到改变煤层力学特性。

压裂后的煤层人工裂隙发育较好，达到瓦斯增透效果。

2 试验过程2.1 试验工作面概况根据马兰矿的实际地址情况，选定18503工作面的皮带巷和行人巷为本次水力压裂的实验地点。

皮带巷主要用于采区的通风和运输等，巷道预计服务年限11年。

该巷煤层为山西组中下部3#煤，煤层厚度5.23m~7.06m ，煤层平均厚度为5.93m。

煤层顶底板的岩性主要为细砂岩和砂岩。

煤层底板标高为+471m~+440m，水力压裂实验点的埋深为480m。

2.2 水力压裂钻孔布置及封孔水力压裂系统主要是由注液泵、压力表、封孔器及水箱等组成，煤层水力压裂系统示意图如1所示。

在进行水力压裂前对现场进行测试孔的瓦斯抽采实验，预先打好测试孔，随后将测试孔进行封堵，抽采瓦斯记录抽采数据。

完成测试孔的抽采后进行压裂孔1的压裂，打好钻孔后对压裂孔1封堵压裂，压裂完成后进行瓦斯抽采，记录瓦斯抽采数据，并将数据与测试孔抽采数据进行对比，为了保证实验结果的可靠性，重复上述步骤进行压裂孔2的施工与抽采，记录数据。

压裂孔水力压裂过程如下：图1 煤层水力压裂系统示意图在进行钻孔施工后对钻孔进行高压注水。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的研究与应用

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的研究与应用摘要随着我国科技的不断发展，水力压裂的技术得到了广泛的关注，目前正逐渐的被应用在煤矿的瓦斯治理当中。

因为煤矿的煤层透气功能比较差，同时瓦斯的含量又非常的高，因此常用的瓦斯治理技术根本没有办法达到标准。

本文主要是以新型技术——水力压裂技术为研究对象，之后对煤炭瓦斯治理中水力压裂技术的概述、水力压裂技术的发展状况以及水力压裂技术的原理三个方面对研究对象进行进一步的探讨和研究。

关键词水力压裂技术；煤矿；瓦斯；治理在我国所有的煤矿当中，大部分煤矿煤层透气性都比较差，另外瓦斯的含量也是非常高的，因此，在矿难事故当中，瓦斯事故的比例非常的大，同时所带来的经济损失以及人员伤亡也是最大的。

煤层开采的越深，突出的煤层就越多，安全方面的隐患也就越大。

在以往的煤矿瓦斯治理当中，缺乏行之有效的治理方法，而随着水力压裂技术的逐步使用，可以进一步的提高煤层的透气功能，同时还能不断降低煤层中的瓦斯含量。

1 煤炭瓦斯治理中水力压裂技术的概述一般情况下，各大煤矿在对突出的煤层进行采集的过程中，都会使用一些方法来对突出的煤层进行防治，防止事故的产生。

可是在我国，大部分的煤矿瓦斯突出的煤层都是透气性比较差的煤层，这就给煤层瓦斯的采集带来了很多技术方面的问题，必须得对它进行卸压并且要增加透气性。

从现在的情况来看，国际上对煤层进行减压以及增加透气性的技术方案主要包含：对煤层进行注水，对煤层的保护层进行开采以及对深孔进行爆破等相关方法，这些方法和技术在煤层的开采过程中虽然起到了一定的效果，但是还有一些问题存在。

比如：对煤层保护层开采的方法，虽然对煤层群的减压效果还不错，可是对于单一的、透气性差的煤层却作用不是很大。

而通过很多实验表明，水力压裂的技术，在上述问题的解决上面效果就比较好。

2 水力压裂技术的发展状况2.1 对水力压裂技术的整体优化水力压裂技术的中心思想是根据国际上单井压裂技术的概念而产生的，可是压裂技术整体优化的思想是在上世纪八九十年代在我国提出来的，同时在我国的很多个大型的瓦斯煤矿以及油田得到了逐步的使用和推广。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用研究

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用研究摘要：本文通过研究水力压裂技术在煤矿瓦斯治理实际运用中的现状。

针对水力压裂提出最重要的几种全新技术，把现有的水力压裂技术缺点完全克服，同时还伴随着许多的优点，比如操作手法简单、安全系数高以及效率高等。

这几种全新的水力压裂技术，为煤矿瓦斯提供了安全性，还给经济和社会创造了巨大的收益。

关键词：水力压裂技术；煤矿瓦斯；实际应用中国煤矿区的煤层透气性很差，而且煤矿内部含有大量的瓦斯，如果发生煤矿瓦斯事故，轻则造成经济损失，重则会造成人身伤亡。

所以，为了确保煤矿开采过程中的安全性，要加强对煤矿瓦斯的治理工作。

而跟水力压裂有关的技术，可以提高煤层的透气性，平衡地应力以及瓦斯的压力，从而改变了煤体强度，确保煤矿的可靠性和安全性。

1水力压裂技术如何治理煤矿瓦斯煤矿采集时，会遇到凸起的煤层并对其挖掘，挖掘过程中为了把控煤层的不稳定性，要用合理而科学的方法进行采集，避免安全事故的发生。

像这样大部分凸起的煤层，透气性也不是很好，这会给采集煤层工作造成很大的困难，更不利于煤矿的采集区进行安全工作。

所以，为了把控好煤层瓦斯，要为凸起的煤层做卸压工作，并且把透气性提高。

而在国际上，想要对煤层进行减压、提高透气性，就要往煤层注入适当的水，然后再挖掘煤层的保护层，这样的方法，在煤层的开采过程中确实能够提高煤层的透气性，所存在的问题以及缺陷依然从未改变。

在地表煤层可以研发出一种新型瓦斯治理技术，指的就是水力压裂技术，这个技术可以用在很多原生结构的煤层上。

水力压裂技术的原理是通过注入水，让煤层出现裂缝，同时加强超过耐破上限值，以及大于地层漏失率排量所产生的压力，针对煤层中间比较弱的部分，可以借用或面面壁来形成流体的压力，这样会造成内部空间发生膨胀，以这个为推动力让整个若面进行扩大和延伸，这样就可以形成大大小小的裂缝，这样在很大程度上可以把煤层的联通性能和透气性能提升。

2水力压裂技术对煤矿瓦斯起到的作用煤矿的需求量会随着社会经济的迅速发展而逐渐增大，这种发展状态下，对煤矿企业提出了许多的新要求。

煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂卸压技术研究

煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂卸压技术研究摘要:在借鉴国内外煤与瓦斯突出矿井定向水力爆破和高压水力压裂技术的基础上，通过在沙曲矿24305尾巷4#煤层注水压裂的实例分析，提出了高压脉动定向水力压裂卸压技术，为煤与瓦斯突出防治工作提出了一种新的手段和方法。

关键词:防治煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂技术研究煤与瓦斯突出矿井低透气性煤层的开采往往伴随着大量瓦斯涌出，特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，煤与瓦斯突出危险的威胁越来越严重，瓦斯灾害已成为制约高效集约化开采技术发展和安全生产的最重要因素。

因此，如何有效地解决突出煤层在开采过程中的瓦斯突出和大量瓦斯涌出问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。

沙曲矿是煤与瓦斯突出矿井，瓦斯绝对涌出量在全国也是排名前列，2010年矿井绝对瓦斯涌出量鉴定结果为440.39m3/min，相对瓦斯涌出量为78.47 m3/t。

先后被抚顺煤科院鉴定结果为：北翼2#煤+430m水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性；南翼3#煤+420m 水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性；4#、5#、6#煤层均为突出煤层。

因此，随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力还在不断增加，部分掘进煤巷月进尺只有40～60m，存在一定的抽掘矛盾，瓦斯治理是制约沙曲矿高产高效安全生产的主要瓶颈。

为有效解决煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理的问题，必须采取合理、有效的防突措施。

一、对煤体进行高压水力压裂通过钻孔向煤层压入液体（主要为水），当液体压入的速度远远超过煤层的自然吸水能力时，由于流动阻力的增加，进入煤层的液体压力就逐渐上升，当超过煤层上方的岩压时，煤层内原来的闭合裂隙就会被压开形成新的流通网络，煤层渗透性就会增加，当压入的液体被排出时，压开的裂隙就为煤层瓦斯的流动创造了良好条件。

向钻孔注入高压水，一方面通过高压注水压力可以使水渗入到不同的裂隙孔隙中，增加煤体的润湿性高压水可以使得裂隙不断贯通、扩大，扩大润湿半径，最大范围地改变煤层的物理力学性质，使空白带内煤体卸压、增透和瓦斯排放有效影响范围扩大，提高钻孔瓦斯抽放效果；另一方面通过高压作用于煤体，可以最大限度的使得煤体力学性质发生改变。

高压水力压裂技术在突出煤层井下应用分析

高压水力压裂技术在突出煤层井下应用分析摘要：针对平顶山矿区单一低渗透突出煤层透气性差、钻孔瓦斯抽放难的特性，研究分析了井下高压水力压裂钻孔壁四周应力分布、裂缝启裂机理。

在压裂过程中，结合井下特殊生产环境的要求，优化设计清水重复压裂施工工艺，有效改善了压裂目标层的透气性能，使其钻孔瓦斯抽放流量成倍增加，增透效果明显。

关键词：高压水力压裂低渗透性煤与瓦斯突出清水重复压裂水力压裂技术是改造低渗透油、气储层使其达到工业性开采的经济有效的手段之一。

20世纪70年代，该技术被引入到美国圣胡安盆地的煤层气开采中，取得了显著的效果，随后逐渐发展为煤层气储层改性的首选技术。

同期国内一些煤矿（如抚顺龙风矿、湖南白沙红卫矿和里王庙矿、焦作中马村矿）也先后进行了水力压裂试验工作。

目前水力压裂技术与其它学科交叉、渗透，建立了新的压裂与开发的理念和方法，由过去简单的水力压裂发展到当前的控制压裂，是广泛应用于改造低渗透石油、天然气、煤储层的常规技术。

平顶山矿区是我国重要的煤炭生产基地之一，矿区煤层瓦斯地质赋存条件复杂，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层透气性差，是国内煤矿瓦斯灾害威胁最严重的矿区之一。

由于矿区单一低渗透突出煤层分布广泛，瓦斯抽采难度很大。

近年来，为了有效改善单一低渗透突出煤层的渗透性，水力压裂增透技术也被引进到突出矿井的瓦斯治理工作中，已先后在矿区多对突出矿井进行了井下实验，取得了初步效果。

本文综合分析平煤股份十二矿井下高压水力压裂技术的应用情况，期望在突出矿井的井下高压水力压裂技术研究工作方面进行有益探索。

一、试验地点概况平煤股份十二矿己15-17200综采工作面位于矿井己七采区中部。

工作面倾斜长度为230m，可采走向长度750m，可采储量73万t，煤厚3～3.5m，煤层容重 1.31t/m3，煤层倾角15～30°，工作面煤层瓦斯压力 2.85MPa、瓦斯含量20.3m3/t，属于严重突出危险工作面。

二、井下高压水力压裂技术应用根据己15-17200综采工作面煤层瓦斯压力大、含量高、煤层透气性差的实际情况，为有效提高钻孔瓦斯抽采效果，经过对比分析确定采用井下高压水力压裂技术，最大限度提高煤层透气性，提高钻孔瓦斯的抽采能力。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析发布时间：2021-04-12T01:54:40.540Z 来源：《防护工程》2020年33期作者：郝小波[导读] 鉴于此，文章重点对水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用进行分析研究，以期提升煤矿瓦斯治理的效果。

国家能源集团神东煤炭集团保德煤矿山西忻州 036600摘要：应用水力压裂技术，能够提升煤层透气性，改变煤层强度，降低瓦斯作用力，同时具有降尘及平衡地应力的作用，瓦斯治理效果良好，对于保障煤矿开采安全有着积极作用。

鉴于此，文章重点对水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用进行分析研究，以期提升煤矿瓦斯治理的效果。

关键词：水力压裂技术；煤矿瓦斯；治理；应用引言我国煤矿大部分煤层的透气性都很差，瓦斯含量也很高，加上煤矿本身开采条件恶劣，所以很容易发生瓦斯爆炸事故。

这不仅会延误煤矿开采的进程，而且还可能会带来严重的经济损失和人员伤亡。

同时，随着煤矿开采深度的不断加大，突然涌现的煤层也就越多，而煤层数量的增多也会极大地增加煤层缝隙，导致安全性方面的问题层出不穷。

以往大多数煤矿煤层瓦斯治理中很难采取有效的安全防护措施，而应用水力压裂技术可提高煤层的透气性，降低煤层瓦斯含量，从而可有效抑制煤层瓦斯爆炸事故的发生，提高煤矿开采的安全性。

一、水力压裂技术概述1.水力压裂技术的工作原理与满足条件水力压裂技术从本质上来说，主要是针对一些透气性较差的煤层进行空间通畅，借助水动力来完成通畅工作。

从而在煤层之间形成流动力，改善原有煤层间的透气性。

但是从水力压裂技术的使用来看，仍需要满足一些条件。

首先需要工作人员对排量与压力的压泵进行把控，在此基础上确定科学的泵注程序。

其次，还要确保封孔技术的完善，并在过程中制定有效的安全措施，防止风险问题的发生。

2.水力压裂技术的发展趋势近些年来随着我国煤矿行业的不断发展，瓦斯治理问题成为了关键。

急需更为有效的方法对其进行治理，以此来减少安全问题的发生，以及提高实际工作展开的效率和质量。

煤矿井下钻孔高压水力压裂技术研究及应用研究报告计划讲解

煤矿井下钻孔高压压裂技术研究与应用研究报告**股份**2021年10月15日研究报告一、概略****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************** 煤与瓦斯突出进行有效的防治，我们进行了水力压裂技术在煤矿突出煤层中的研究与应用这一课题。

对防治煤与瓦斯突出、保障煤矿安全生产拥有重要现实意义。

二、突出煤层地区性除去突出的意义瓦斯事故是限制公司公司安全状况好转的最主要要素。

瓦斯事故对矿井安全的威迫主要有瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息等三种形式，此中瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出给煤炭矿山公司带来的危害极大，它严重威迫着井下人员的生命和矿井设备的安全，并迫使矿井停产，投入大批的人力物力进行抢险救灾。

联合国家煤矿安全生产督查局提出的“先抽后采，监测监控，以风定产〞的十二字安全生产目标，公司公司致力于成立防备瓦斯长久有效机制，所以，不把瓦斯事故控制住，就不可以实现安全生产状况的稳固好转，也没法保障矿井的连续健康展开,而防治煤与瓦斯突出最根本的技术举措就是矿井瓦斯抽放。

中低压水力压裂在治理瓦斯抽采盲区中的应用

随着能源需求的日益增加，对天然气等能源资源的开采需求也在迅速增长。

然而，在煤炭开采过程中，由于地质条件、采煤技术等因素的影响，导致工作面存在部分瓦斯抽采盲区，使得煤矿瓦斯浓度升高，安全隐患增加。

为了解决这一问题，中低压水力压裂技术被引入到了瓦斯抽采中。

本文将从介绍中低压水力压裂技术、分析其在治理瓦斯抽采盲区中的应用优势、探讨技术存在的局限以及提出改进建议等几个方面进行论述。

一、中低压水力压裂技术介绍中低压水力压裂技术是利用高压水流，对煤层进行挤压，使其出现微小裂缝，从而实现增透、增渗，提高瓦斯抽采效果的一种地下工程治理技术。

其施工过程主要包括四个步骤：孔径预处理、打孔、水力压裂和水碎岩，具体流程如下：1.孔径预处理：在选择要进行压裂的孔径前，需要对该孔径进行预处理。

可通过插入锥头或用钻钻出孔径命中煤层附近破裂带等方式，来预处理孔径，提高水力压裂的效果。

2.打孔: 将打孔设备插入到煤层内，钻出需要进行水力压裂的孔径。

3.水力压裂：将高压水流注入打孔后的孔洞中，产生压力，从而使煤层出现微小裂缝，提高其渗透率和透气性。

4.水碎岩：压裂后，将水碎岩设备插入压裂后的孔洞内，将水流再次注入，从而将碎裂的煤层进一步粉碎，提高煤层渗透性。

二、中低压水力压裂在治理瓦斯抽采盲区中的应用优势中低压水力压裂技术在治理瓦斯抽采盲区中的应用，主要有以下优势：1.增透增渗：中低压水力压裂技术使用注水压力来打开地下煤层的裂隙，从而增透增渗。

这使得煤层中的水和气可以更容易地流动，提高了瓦斯的抽采效果。

2.对环境影响小：中低压水力压裂技术与传统的地下开采方式相比，其在施工过程中不会大量使用爆破等方式，因此对周边环境和地下水位等的影响较小。

3.可控性强：中低压水力压裂技术具有灵活性和可控性。

可以根据实际情况来调整施工水位和压力大小，达到最好的地下工作效果。

4.降低事故风险：经过中低压水力压裂之后，煤层空隙增大，瓦斯的排放速度加快，不仅有助于减少瓦斯长期积累的危险，而且有利于减轻开采突水、突破或者顶板塌方等安全事故的发生。

煤矿瓦斯治理中水力压裂技术的应用研究

255作者简介：孔米春（1982—　），男，汉族，河南兰考人。

主要研究方向：煤矿开采。

我国煤矿的煤层透气性比较差，且煤矿内部的瓦斯含量非常高，一旦出现煤矿瓦斯事故，后果不堪设想，不仅会造成严重的经济损坏，更可能造成人员伤亡。

因此，加强煤矿瓦斯的治理效果，一直以来都是保障煤矿安全的重中之重[1]。

利用水力压裂的相关技术，可以提高煤层之间的透气性，平衡瓦斯的压力以及地应力，有效改变煤体的整体强度，从而达到提高煤矿安全性、可靠性的功效。

本文结合实际分析水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用，给大家更多的参考性意见。

一、水力压裂技术概述及应用原理水力压裂技术是一种新型瓦斯治理技术，在煤矿开采过程中，如若探测到开采区域瓦斯浓度较高，可以在作业区域内打孔，并将混有沙子的高压水等液体注入孔隙内，加压直至孔隙破裂，液体会自然地向煤层孔隙渗透流动，高压水中的沙子会填充到孔隙中，在煤层间构建一个孔隙网络，这样煤层的透气性有效提升，瓦斯也能够沿着孔隙网络向外排出。

水利压裂技术的应用原理主要是在使用水力压裂技术的过程中，需要将含有大量砂子的高压水混合其他液体灌输到煤层中去，这样煤层的中间也就会产生一定的裂缝。

如果内部产生一定的孔隙之后，砂子就会因此停留在孔隙内部，并在关键的时候起到支撑的作用，避免内部的孔隙被再一次的封住。

这样也就能够为后续瓦斯的抽采提供一定的方便。

在生产煤炭的过程中，内部也会存在更多的裂缝，最终使得孔隙之间都不太畅通。

专业的技术人员甚至会采用打钻的方式来对内部的砂子或者液体实施水利压裂[2]。

这些高压水也就会在煤层内部持续地进行流淌。

这些高压水也就会因此逐步增强，从而使得煤层内部产生一定的支撑力。

在实际操作的过程中，大钻的方式能够有效地避免裂缝愈合，最终使得煤层之间的缝隙能够变得更加通畅。

二、水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析（一）煤矿区地质构造与瓦斯浓度探测准备阶段需采用无线电波坑道透视仪明确煤层地质构造。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析发布时间：2021-03-10T08:25:46.579Z 来源：《防护工程》2020年31期作者：胡昕[导读] 作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。

平煤神马建工集团有限公司河南省平顶山市 467000摘要：随着矿井采掘深度的增加，区域瓦斯治理面临着抽采衰减快、煤层透气性低的问题，严重制约着矿井安全高效生产。

井下水力压裂是加大、保持瓦斯抽放力度的一项重要工艺技术。

它是利用液体传导压力的性能，在煤矿井下利用高压泵组，在孔底聚起高压，在地层产生裂缝，改变煤体中流动方式，降低渗流阻力，起到增透作用的过程。

水力压裂技术施工安全、绿色环保、过程可控、效果显著、应用范围广, 作为一种取代传统工艺治理顶板灾害的手段, 具有广阔的应用前景。

关键词：煤矿瓦斯治理；水力压裂技术；应用分析引言：作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。

煤层瓦斯预抽不仅有利于充分利用瓦斯资源，更有利于防治瓦斯灾害。

然而，由于开采深度的增加以及煤层渗透率的降低，使得瓦斯抽采难度增大而且效率显著降低。

采用水力压裂切顶技术后,解决了临空动压影响带来的回采工作面超前段巷道变形量大的难题,巷道的底鼓量、顶板底板和两帮移近量大幅降低,节约了支护成本,优化了采掘衔接。

1水力压裂技术分析水力压裂技术主要包括顶板岩层特性测试、压裂钻孔参数确定、钻孔及压裂、实施效果监测等内容。

该技术的核心是通过对顶板岩层结构的定性分析,确定造成顶板灾害的岩层层位,对关键层位或以下岩层进行分段定向压裂,破坏岩层的完整性和整体性,实现回采过程中顶板的及时、安全垮落,释放积存的顶板能量,解决工作面大面积悬顶和应力集中问题,从而从根本上消除顶板灾害。

神东水力压裂技术分为常规浅孔(一般不超过150m)水力压裂和定向深孔(一般大于400m)水力压裂两类[1]。

1.1定向深孔水力压裂技术定向深孔水力压裂指的是使用千米定向钻机施工压裂孔,钻孔深度一般大于400m,通过“双封单卡”多点拖动等分段压裂方式,对目标层位进行精准压裂,适用于弱化工作面中部岩层、集中煤柱下方顶板及厚层状硬岩[2]。

煤岩体水力致裂弱化的理论与应用研究

煤岩体水力致裂弱化的理论与应用研究一、本文概述本文旨在全面探讨和研究煤岩体水力致裂弱化的理论与应用。

水力致裂是一种利用高压水流在煤岩体中形成裂缝，进而改善煤岩体渗透性、提高开采效率的技术手段。

随着煤炭资源开采的不断深入，煤岩体弱化问题日益突出，水力致裂技术作为一种有效的煤岩体弱化方法，受到了广泛关注。

本文将从理论和应用两个层面对煤岩体水力致裂弱化进行深入分析，以期为我国煤炭资源的开采和利用提供理论支撑和实践指导。

在理论层面，本文将对煤岩体水力致裂弱化的基本原理进行阐述，包括水力致裂的物理化学过程、裂缝扩展机制以及影响因素等。

同时，通过数学建模和数值模拟，对水力致裂过程中的应力分布、流体流动和裂缝扩展等关键问题进行深入研究，揭示水力致裂弱化煤岩体的内在规律。

在应用层面，本文将对煤岩体水力致裂弱化的实际应用情况进行分析，包括水力致裂技术在煤炭开采、油气资源开发和地热能源利用等领域的应用案例。

通过对实际工程案例的剖析，总结水力致裂技术在不同煤岩体条件下的应用效果和经验教训，为相关工程实践提供借鉴和参考。

本文旨在对煤岩体水力致裂弱化的理论与应用进行全面系统的研究，以期推动水力致裂技术在煤炭资源开采和利用领域的发展和应用，为我国的能源安全和经济发展做出贡献。

二、煤岩体水力致裂弱化理论基础煤岩体水力致裂弱化技术是一种利用高压水射流或水压作用，在煤岩体中产生裂缝，从而改变其力学性质、提高瓦斯抽采效率或进行煤岩体的切割和破碎的技术。

这一技术的理论基础主要涉及到流体力学、岩石力学、断裂力学等多个学科的知识。

从流体力学的角度来看，高压水射流或水压作用会在煤岩体中形成应力场和压力场，当这些场的强度超过煤岩体的抗拉、抗压或抗剪强度时，就会在煤岩体中产生裂缝。

裂缝的产生和扩展过程受到多种因素的影响，如煤岩体的物理性质（如弹性模量、泊松比、抗拉强度等）、水力参数（如射流压力、流量、喷嘴形状等）以及环境因素（如温度、压力、地应力场等）。

基于水力压裂法的煤矿开采技术的研究与实践

基于水力压裂法的煤矿开采技术的研究与实践□ 付云刚山西晋煤集团晋圣凤红煤业有限公司山西晋城 048100目前多数国家采用高产、全机械化长壁开采技术生产煤炭（约占煤炭总产量的84%），但是只有在有利的地面条件下才有可能保持这种空前的高产量和可持续效率要求。

通过对难破洞顶板地层的切割，可以扩大综采长壁系统的有效范围，却也存在种种危险。

然而，目前已知的煤炭储量中适合于全机械化长壁开采技术的不超过1/3，这是影响煤炭行业在世界市场竞争能力的一个因素，2/3的优质煤产自急倾斜煤层。

困难的地面条件是当今采矿问题的根源之一。

因此，煤炭回采的效率和生态友好性是煤矿行业发展的首要目标，煤炭开采的前景取决于能否成功实现这一目标。

1 现代动力顶板用于厚顶放煤技术浅析并不是所有的地下煤矿开采技术都是高效和生态友好的。

在矿山规划设计阶段，煤炭回收率是根据项目煤炭损失的价值来计算的，包括矿区内煤炭的不可恢复损失。

同时，煤的采收率在很多方面是由地质条件决定的，具体表现为煤层厚度、煤层倾角、开采深度和开采工艺。

采空区煤体开采不完全可能引起火灾，对人体健康和物质健康造成危害。

景观变化、空气和水污染、甲烷排放等负面因素也会同时发生。

煤矿安全规程规定，开采自燃煤必须进行全面回填。

另外，对于厚的易燃煤层，需要单独制作抽采板，中间设置防火屏障，这都降低了采煤率。

在这种情况下，需要提出一种有效的工艺方案来保证厚煤层开采的竞争力。

厚煤层开采的国际实践涉及多层开采和单层长壁开采技术。

多层开采会造成较大的煤炭损失，从而引发内燃火灾。

因此，最理想的开采方法是顶煤开采或层间放顶煤开采。

有两种已知的机械化长壁顶（层间）放煤方法，即使用正面输送机，如KTU和KNKM （俄罗斯制造）或VHP-731（匈牙利制造），并使用完整的长壁装甲后表面输送机，如OKPV-70和KM81V系统（俄罗斯制造）或AFC（中国制造）。

后一种变体在我国得到了广泛的推广应用，我国厚煤层和超厚煤层较多，高产长壁煤矿年产量达450~800万t。

煤矿水力压裂总结报告

煤矿水力压裂总结报告摘要本报告对煤矿水力压裂技术进行了总结和分析。

水力压裂是一种利用高压水将裂缝注入煤层，以增加煤层透气性的技术。

通过实践和研究，我们总结出水力压裂在煤矿开采中的优势和应用情况，并对其未来发展进行了展望。

引言煤矿水力压裂技术是一种有效的煤层开采工艺，在近年来得到了广泛的应用。

水力压裂可以增加煤层渗透性，提高瓦斯抽采效果，降低煤层爆炸的风险。

本文将对水力压裂技术的原理和应用进行深入探讨，并总结实际应用中的经验和问题。

1. 水力压裂技术原理水力压裂技术是利用高压水将裂缝注入煤层，以增加煤层透气性的方法。

通过将高压水注入煤层，可以产生裂缝，改变煤层渗透性并提高瓦斯抽采效果。

水力压裂技术主要包括以下几个步骤：1.确定水力压裂层位：根据地质勘探和矿井实际情况，确定适合水力压裂的煤层层位。

2.配制压裂液：选择合适的压裂液，调配出符合要求的压裂液。

3.建立压裂系统：布置压裂泵、管道和阀门等设备，建立完整的压裂系统。

4.进行水力压裂：将高压液体通过压裂系统注入煤层，产生裂缝并提高煤层渗透性。

5.监测裂缝扩展情况：使用地下测量技术监测裂缝的扩展情况，评估压裂效果。

2. 水力压裂技术在煤矿开采中的应用水力压裂技术在煤矿开采中有着广泛的应用。

主要包括以下几个方面：2.1 提高煤层透气性水力压裂技术可以改变煤层的渗透性，提高煤层的透气性。

通过增加煤层的透气性，可以提高瓦斯抽采效果，降低煤矿瓦斯爆炸的风险。

2.2 提高煤矸石开采效率煤矸石是煤矿开采过程中产生的一种废弃物，水力压裂可以提高煤矸石开采效率，并减少对地下水的污染。

2.3 降低煤层开采难度部分煤矿存在煤与矸石夹层的情况，煤矿开采难度较大。

水力压裂技术可以破坏煤与矸石的结合，降低开采难度。

2.4 提高煤层开采率水力压裂技术可以促使煤层裂缝扩展，提高煤层的开采率。

通过水力压裂，可以有效利用煤矿资源，提高矿井的经济效益。

3. 水力压裂技术的优缺点水力压裂技术有着一些优点，但同时也存在一些不足之处。

煤矿瓦斯治理中水力压裂技术的应用分析

煤矿瓦斯治理中水力压裂技术的应用分析摘要：本文通过阐述在煤矿瓦斯中使用水力压裂技术治理的优势，进一步分析如何在煤矿瓦斯治理中应用水力压裂技术，并通过技术应用原理、选定技术设备、布置压裂孔、制备压裂和封孔材料、实施注浆及封孔、检验压裂效果等方面对要点进行阐述，以期能为水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用，做以参考。

关键词：煤矿瓦斯；治理；水力压裂；技术前言：煤矿瓦斯又称煤层瓦斯和煤层气，是一种有害气体，其主要是由于在开采煤层时，煤体遭到破坏导致造成煤和围岩之中所产生的甲烷、二氧化碳以及氮产生混合气体，最终形成煤矿瓦斯，对开采人员的人身安全威胁极大，严重时还会造成爆炸。

因此，要通过水力压裂技术进行治理，并提高作业的安全性。

1煤矿瓦斯中使用水力压裂技术治理的优势第一，提升煤层透气性。

在进行开采作业时，由于受到环境以及条件的限制，开采区域的密封性较强，并且空气流动性较差，容易造成瓦斯等有毒气体的累积进而对作业人员产生危害。

使用水力压裂技术，可以将煤层之间的缝隙加大，这样就能够保证煤层中的透气性，有利于瓦斯等有害气体的顺利排放。

第二，消除瓦斯危险性。

水力压裂技术主要是依靠将大量的水和剂液注入到煤层之中，这样有利于将积块之中所存储的瓦斯进行密封，这种通过改变瓦斯传播状态结构的方式，能够降低瓦斯的流动性，也就避免了煤层中瓦斯所可能出现的突发性危险，因此采用水利压裂技术能够有效控制煤矿中的瓦斯。

第三，改善煤体的强度。

原状态结构下的煤体强度较高，这样不利于开采工作的顺利进行，而水利压裂技术主要是通过在煤层中形成裂缝并注入水力的方式控制瓦斯，在煤层之中能够通过孔洞以及裂缝，形成网格状，并进一步破坏煤层原有强度和结构，这种情况之下能够大幅度降低煤体抗拉强度并便于开采。

第四，平衡煤层地应力。

地应力主要存在于地壳之中，简单的来说就是岩石形变所引起介质内部单位面积上的作用力。

在煤矿开采时，煤体本身的重量就容易引起地应力，因此在瓦斯就可能出现形成不均匀的现象。

高压水力压裂技术在瓦斯治理中的应用研究

269瓦斯突出问题是威胁矿井安全生产的主要问题。

目前我国针对我国瓦斯治理主要是通过抽采的方式，但随着开采年限的不断增加，煤矿开采的重点逐步向着深部煤层转移，随着煤层深度的不断增加，煤层的透气性能有所降低，此时抽采瓦斯效果就得到一定的限制，为了解决低渗透煤层瓦斯抽采难的问题[3,4]，利用水力压裂的方式对煤层进行增透措施，从而提升瓦斯的抽采效率，本文利用数值模拟软件对水力压裂裂缝扩展及增透技术进行研究，为后续瓦斯治理提供一定的参考[1]。

1 数值模拟研究水力压裂是一个涉及到渗流力学、断裂力学和损伤力学的问题，内部涉及渗流场和应力场的多场耦合。

因此对水力压裂进行三维分析较为困难，所以本文研究水力压裂选用二维模型进行研究。

模拟软件选用ABAQUS模拟软件，模型尺寸设定为40m×40m正方体，在模型中心设定钻孔，在钻孔内设置注水点。

对模型进行网格划分，网格单元尺寸为0.1m×0.1m，在模型的左右两边进行应力施加，根据地质资料设定垂直方向应力18MPa，水平方向应力34MPa，注水孔内的注水速率设定为0.003m 3/s，对模型的物理参数进行设定，模型弹性模量设定为1.8GPa，抗拉强度为0.5MPa，泊松比为0.3，模型孔隙比0.1，破坏位移为0.001，滤失系数为1E-014，损伤稳定粘性为0.1，完成模型的建立[2]。

首先对裂缝内部的流体压力随时间变化趋势进行分析，绘制流体压力曲线如图1所示。

如图1所示可以看出，随着注液时间的不断增大，此时流体压力呈现出先增大后减小的趋势，在时间0s-9s时，此时的流体压力快速增大，钻孔内部的能量快速聚集，在9s时达到最大值即岩石的起裂压力，起裂压裂值为19.2MPa，继续注液到20.2s时，此时在上一阶段快速下降的流体压力在此节点呈现稳定的趋势，不会发生较大幅度的变化。

根据以上分析可以看出，岩石的起裂大致可分为三个阶段，分别为压裂准备阶段、压裂阶段和压裂稳定阶段。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用水力压裂技术改善了煤矿瓦斯治理的环境，平衡了瓦斯治理的过程。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中起到了关键的作用，获取了优质的应用效果，保障煤矿瓦斯治理的安全性。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用越来越广泛，全面提高煤矿瓦斯治理的效益。

文章主要以煤矿瓦斯治理为研究项目，探讨水力压裂技术的实践应用。

标签：水力压裂技术；煤矿；瓦斯；治理Abstract：Hydraulic fracturing technology has improved the environment of coal mine gas treatment and balanced the process of gas treatment. Hydraulic fracturing technology plays a key role in the gas control of coal mine，obtains the high quality application effect，and ensures the safety of gas control in coal mine. Hydraulic fracturing technology is more and more widely used in coal mine gas treatment，which can improve the efficiency of coal mine gas treatment. This paper mainly discusses the practical application of hydraulic fracturing technology with coal mine gas treatment as the research project.Keywords：hydraulic fracturing technology；coal mine；gas；control我國煤矿开采的过程中煤层容易受到透气性影响，当煤矿煤层透气性达不到理想效果时就会增加瓦斯的含量，导致煤矿开采过程中存在较高的安全风险。