CO2相变致裂增透技术在高瓦斯低渗透性厚煤层应用研究下载

weixin_39820780 2020-10-02 11:00:45

针对石泉煤矿3#煤层瓦斯赋存高,较难抽采,抽采效率低下,提出应用CO2相变致裂增透技术,提高煤层透气性。CO2致裂具有预裂后无炮烟,不产生一氧化碳、氮氧化物等有毒气体,不会引起CO2超限,也不会对巷道稳定性产生影响的优点,通过理论分析和实地实验以及石泉矿实际实验情况分析了CO2相变致裂增透的优势及可行性。
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针对石泉煤矿3#煤层瓦斯赋存高,较难抽采,抽采效率低下,提出应用CO2相变致裂增透技术,提高煤层透气性。CO2致裂具有预裂后无炮烟,不产生一氧化碳、氮氧化物等有毒气体,不会引起CO2超限,也不会对巷道稳定性产生影响的优点,通过理论分析和实地实验以及石泉矿实际实验情况分析了CO2相变致裂增透的优势及可行性。

针对贵州省喀斯特地质条件下松软低透高瓦斯煤层掘进过程中瓦斯抽采难度大、抽采效率低、抽采时间长等难点问题,提出应用CO2相变致裂增透解吸技术提高煤层透气性系数、增大煤层透气性、提高瓦斯抽采量和抽采效率。研究了CO2相变致裂增透解吸技术对绿塘煤矿工作面卸压增透效果,并与深孔预裂卸压增透技术效果进行了对比研究,发现该区域CO2相变致裂增透技术增透效果较明显,CO2致裂与深孔预裂相比较,前者煤层透气性系数约为后者透气性系数的1.9倍,CO2致裂后的衰减系数比深孔预裂后衰减系数低约20%,CO2致裂后平均抽采浓度约为70%,结果表明:采用CO2相变致裂增透解吸技术后,该煤矿总体抽采效率提高了约6倍,抽采达标周期大幅缩短,为同类矿井的瓦斯治理提供了可借鉴技术与经验。

针对平煤十三矿煤层的高瓦斯低透气性现状,为了提高矿井的瓦斯抽采量,采用了液态CO2相变致裂技术进行强化抽采,试验研究了液态CO2相变致裂技术在高瓦斯低透气性煤层中的增透机理和消突增透效果。通过对己15.17-11111运输巷底抽巷采取液态CO2相变致裂技术,利用专门的液态CO2相变致裂装置,在穿层钻孔中致裂爆破,可以使周围煤体产生裂隙,煤层透气性系数增大,试验结果表明:单孔瓦斯平均抽采体积分数是试验前的1.42倍,单孔瓦斯日平均抽采纯量是试验前的2.17倍,抽采衰减周期至少延长2倍以上,可有效提高煤层瓦斯预抽效果。

针对车集煤矿煤层瓦斯压力较高、透气性差、瓦斯预抽难度大等问题,提出了在二2煤层进行CO2相变致裂增透技术试验。进行了CO2相变致裂技术原理和CO2致裂装置研究,设计了CO2相变致裂增透影响半径试验方案和CO2相变致裂增透瓦斯抽采效果试验方案。现场试验结果表明,本次CO2相变致裂增透试验的影响半径为4 m;在观测的15 d内,致裂组的平均瓦斯抽采流量为普通抽采组平均瓦斯抽采流量的1.7倍。

为了提高深部采区低透气性煤层瓦斯抽采效果,通过对CO2致裂增透的基本理论、致裂增透机理和工艺的研究,分析了CO2致裂增透过程中致裂瞬间煤层裂隙产生原理及裂隙发展,提出了深部采区低透气性煤层CO2致裂增透技术。以11403工作面回风巷为研究对象,进行了现场工业性试验。试验结果表明:CO2致裂增透技术在深部采区低渗透性煤层增透作用明显,通过近3个月的抽采试验,该区域通过致裂后煤层透气性提高约8倍;瓦斯抽采浓度和百米瓦斯抽采量分别提高约4. 6倍和5倍;通过测试K1值数据可知K1值比致裂增透前有大幅度降低,抽采效果明显,为矿井深部采区安全高效开采提供了有力的保障。

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