定向水力压裂增透技术在矿井瓦斯治理中的应用

叶俊良,秦兴林(.山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司,山西 怀仁038300;2.煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁 沈阳006;3.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺223)

1 前言

随着矿井开采深度增加、煤层瓦斯含量呈逐渐增加趋势,瓦斯治理是煤矿安全管理工作中的重点[1]。根据有关统计资料,高瓦斯、突出矿井中开采的煤层约有95%的煤层透气性较差,采用传统负压抽采方式虽然可在一定程度降低煤层瓦斯含量,但是存在瓦斯治理效率低、时间长、治理成本高等问题,因此有必须采取措施增加煤层透气性,从而提高矿井瓦斯治理效果[2-5]。CO2变相压裂、深孔爆破、高压水射流以及水力压裂等技术均可在一定程度上提升煤层透气性,其中以水力压裂应用最为广泛[6-7]。为了实现回采区域内煤层大范围预抽,本文将定向钻进技术与水力压裂技术相结合对井下煤层进行增透,现场应用取得显著效果。

2 工程概况

山西某矿3109 运输巷沿着3 煤顶板掘进,煤层埋深平均560 m,厚度平均2.85 m,中间夹杂有2 ～3层泥岩矸石,煤层倾角平均5°,顶底板岩性以细砂岩、砂质泥岩为主,具体顶底板岩性综合柱状图如图1所示。

图1 3 号煤层顶底板岩性

由于矿井为突出矿井,开采的3 号煤层具有突出危险性,因此巷道掘进过程中需要采取必要的瓦斯治理措施。矿井瓦斯治理采用以保护层开采为区域瓦斯治理措施,本煤层瓦斯抽采钻孔进行瓦斯预抽,从而解决工作面瓦斯涌出问题。为了确保3109运输巷掘进安全,矿井决定采用定向水力压裂技术来提升瓦斯抽采效果。……