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提高矿井瓦斯抽放率的一种新技术
第 27 卷第 7 期 煤 炭 科 学 技 术 1999 年 7 月
技术经验
提高矿井瓦斯抽放率的一种新技术
重 庆 大 学 邱贤德 阎宗岭 鲍安红 黄木坤
四川省芙蓉煤矿 蒋先顺 蔡学彬 张家和 杜云寿
摘 要 为提高坚硬低透气难抽煤层瓦斯抽放率 , 研究应用裁剪脉冲加载法 , 调整脉冲荷载 ,
即采用钻孔有控爆破致裂技术产生适当数目的孔边裂纹。而裂纹数目主要与压力脉冲上升时间、钻
孔直径和周围介质中膨胀波传播速度相关。在论述裁剪脉冲法的理论、原理及产生适当裂纹数目机
理的基础上 , 将钻孔有控爆破致裂技术应用于现场 , 并确定出最佳致裂爆破参数。经现场瓦斯压
( )
力、流量等参数的对比试验测定 , 证明了钻孔有控爆破致裂技术 , 使煤层瓦斯涌出量 抽放率 提
高 3 倍左右。
关键词 瓦斯抽放 低透气煤层 裁剪脉冲加载 有控爆破致裂
1 概 述 2 裁剪脉冲加载法产生多裂纹的机理
煤与瓦斯突出是煤矿生产中最严重的灾害之一。 裁剪脉冲加载法是对钻孔壁施加一个压力脉冲
防治煤与瓦斯突出的技术很多[1 ][2 ] , 其中煤层瓦斯 荷载并对其进行“裁剪”, 调整脉冲荷载参量以产
预抽放已成为防治煤与瓦斯突出的一项重要技术措 生最佳致裂效果 , 增大钻孔附近岩层的孔隙率和渗
施。但在我国瓦斯矿井中有相当多的煤层是低透气 透性[4 ][5 ] 。该法的主要问题之一 , 是如何调整脉
坚硬难抽煤层 , 瓦斯抽放率很低。因此 , 如何提高 冲荷载 , 产生适当数目的孔边裂纹。
此类煤层瓦斯抽放率是我国煤炭工业近十年来研究 2 1 多裂纹的产生
和亟待解决的课题之一。当前 , 国内外所采用的提 由于在地应力场中钻孔周围初始应力状态通常是
高煤层透气性的方法有[3 ] : 水力压裂法、大直径钻 非均匀的 , 当均匀压力荷载施加于孔壁上时, 一般在
孔卸压法、松动爆破法、泡沫压裂法及酸性处理法 垂直于最小主应力方向上首次出现裂纹 , 而不是所有
等。这在我国煤矿中大都试验过 , 并有一定效果 , 要生成的裂纹同时形成和扩展 , 即裂纹生成的时间有
但效果并不显著或在实际生产中难于实施。 先后顺序 , 这可从动光弹试验中直接观察到[9] 。
近年来 , 由于能源开发的刺激, 特别是石油、 图 1 为具有一对对称径向裂纹的圆孔和当其孔
天燃气的开采 , 提高产量的钻井人工致裂方法
(Well Stimulation) 有了新进展 , 一个新的钻井致
裂概念 ———裁剪脉冲加载法 ( Tailored Pulse load
ing) , 在 80 年代出现了[8 ] 。中国科学院曾在“煤
与瓦斯突出的综合治理”“七五”攻关项目中 , 选
定了这种钻孔致裂方法 , 在南桐矿区作过少量试
验[4 ] 。本文是司法部重点攻关项目 ———“特种致
裂技术提高沼气抽出率的研究”, 应用了钻孔致裂
技术中的裁剪脉冲加载法 , 并在芙蓉矿进行了对比
试验 , 取得了显著的效果。
图 1 分析模型和压力脉冲荷载
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