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题名低渗煤层胶囊二氧化碳相变致裂增透技术及应用
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作者
李毛
范新川
符辉
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机构
中国平煤神马控股集团有限公司
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出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第5期46-53,共8页
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基金
国家杰出青年科学基金项目(51925404)。
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文摘
【目的和方法】针对低渗透性煤层开采受限于瓦斯含量高、压力大且抽采效率低等工程难题,研究了低渗煤层胶囊二氧化碳相变致裂煤层增透技术,该技术利用二氧化碳在高压环境下转变为超临界状态的特性,通过胶囊封装临界二氧化碳放入导管内,然后由导管放置到煤层内部,并通过加热爆破启动装置触发相变爆破。使液态二氧化碳迅速气化并膨胀,产生高压冲击波,实现对煤层产生预裂作用。致裂过程不产生火花,易在煤层中形成裂隙,提高煤层的透气性。【结果和结论】(1)这项技术能够有效地增加煤层的裂隙网络,显著提升煤层的透气性。通过测算每个1.4 kg胶囊液态二氧化碳量在发生相变致裂时,其爆炸威力等同于243克TNT的爆炸当量。二次致裂后,其影响半径逐渐增大,显示出良好的时效性。(2)现场应用效果证实了该技术提升瓦斯抽采纯量2~4倍,甲烷体积分数增加2~3倍,致裂影响半径提升了1.5~2.0倍。现场监测瓦斯抽采钻孔在18、30、60、90及120 d的瓦斯抽采效果,发现抽采影响半径随着抽采时间的增加而递增。初期增速明显,随后增幅逐渐减小;随着时间延续,抽采影响半径增长幅度趋于平缓,与抽采时间的关系渐趋稳定,致裂后实测有效抽采半径在2.45~4.95 m,证实该技术在煤层瓦斯抽采中具备良好的时效性与持续性。(3)在进行致裂处理后,研究区域内煤层透气性系数显著增加,由之前的0.0096 m^(2)/(MPa^(2)·d)提升至0.577 m^(2)/(MPa^(2)·d)。此外,由于二氧化碳作为致裂介质,可以来源于工业排放或封存的二氧化碳,因此,这该项技术是一种绿色的增透手段,具有重要的环境和社会效益。
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关键词
煤层增透
胶囊二氧化碳
相变致裂
超临界二氧化碳
致裂半径
瓦斯抽采
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Keywords
permeability enhancement for coal seams
CO_(2)capsule
phase transition-induced fracturing
supercritical carbon dioxide
fracturing radius
gas drainage
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分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
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