低透气性煤层多组分酸化压裂增透技术研究

贾 男

(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122； 2.煤矿安全技术国家重点试验室，辽宁 抚顺 113122)

根据国家能源局最新发布的关于我国煤炭产能公告，截至2018年12月底，我国现有正规化生产矿井 3 373处，产能35.3亿t，煤炭占我国能源消费总量的比重为59%，依旧处于重要地位。现有矿井中高瓦斯及突出矿井比例在50%以上，且大多数矿井的开采煤层普遍存在渗透性差的问题，煤层渗透率一般在0.1×10-6～1.0×10-6μm2，相比国外矿井煤层渗透率差了2～3个数量级[1]，且随着开采深度的不断加大，在高地应力、高瓦斯、低透气性条件下增加了煤层瓦斯治理难度，严重制约了煤矿的安全生产。针对这个难题，国内外学者开展了大量的关于煤层增透技术的试验研究，如通过水力割缝、水力压裂、高压空气爆破、聚能爆破等技术有效改善了煤层的透气性[2-12]。陈洪涛等[13]通过对超高压水力割缝技术及工艺参数的优化研究，在60～70 MPa割缝压力下，将煤层顺层钻孔的日均抽采瓦斯浓度提高了75%，日均抽采瓦斯纯量提高了2.25倍；郭臣业等[14]通过前期数值模拟与优化设计，采用定点、定向、定区域控制水力压裂技术使单孔的瓦斯抽采量提高了5倍以上，在有效治理瓦斯的基础上减少了钻孔工程量；李守国[15]基于高压空气致裂煤层增透机理，研发了一套利用高压空气爆破致裂煤层增透的装备，在现场工业性试验中取得了较好的效果；郭德勇等[16]通过改变深孔聚能爆破的装药结构，研究发现采用偏心不耦合装药结构的爆破孔下方煤层裂隙发育好于上方的裂隙发育；……