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题名超高压水射流“割压联合”卸压增透关键技术及应用
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作者
张永将
徐遵玉
李帅
袁本庆
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机构
中煤科工集团重庆研究院有限公司
煤矿灾害防控全国重点实验室
安徽理工大学安全科学与工程学院
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第9期201-212,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52474277)
国家重点研发计划资助项目(2023YFC3009003)
重庆市自然科学基金资助项目(CSTB2022NSCQ-MSX0373)。
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文摘
针对深部低透气性煤层瓦斯抽采效率低、突出灾害防治难度大的问题,水力压裂、水力割缝、水力冲孔等水力化措施已成为煤矿提高煤层透气性、降低突出危险性的重要措施,但单一的水力化技术存在一定的局限性。为进一步提升深部低透煤层的卸压增透效果,提出了超高压水射流“割压联合”卸压增透技术,通过协同融合水力割缝精准卸压与水力压裂大范围增透的优势,基于理论分析、数值模拟与现场试验等手段,揭示了“割压联合”协同作用机制:水力割缝形成的缝槽诱导煤体应力重新分布,产生塑性弱化区;压裂液优先沿塑性弱面定向扩展,构建贯通形成立体裂隙网络,从而有效避免单一水力压裂存在的卸压盲区与局部应力集中现象。研究分析了影响割压联合卸压增透效果的关键因素,并基于新集二矿1煤层具体情况,通过数值模拟优化了割压联合关键工艺参数:缝槽间距10m可确保塑性区有效搭接,避免压裂空白带;钻孔间距70m有利于实现裂隙网络的高效贯通,形成均匀增透区域。提出了“控制型”、“强化型”割压联合卸压增透技术,“控制型”割压联合技术核心在于预先干预,在控制区域边界预施工控制孔形成导向边界,引导“割压”联合作用产生的裂隙在控制区内均匀扩展;“强化型”割压联合技术侧重于局部后处理,在采用割压联合卸压增透后,局部区域可能存在高应力区或增透薄弱区,补充水力割缝措施进行强化卸压增透;在新集二矿220106工作面现场应用表明,瓦斯抽采效率提升2.3~2.9倍,钻孔工程量减少33%~38%,抽采达标时间缩短41%~53%。“割压联合”技术成功实现了低渗煤层的大范围、均匀化、高效率卸压增透,为煤矿安全高效开采提供了理论与技术支撑。
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关键词
水力割缝
水力压裂
瓦斯抽采
控制型卸压增透
强化型卸压增透
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Keywords
hydraulic slotting
hydraulic fracturing
gas extraction
controlled pressure relief and permeability enhancement
enhanced pressure relief and permeability enhancement
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分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
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