低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术

煤与瓦斯突出因其能够在短时间内向采掘空间内抛射出大量的煤与瓦斯，极易造成机械设备损坏及人员群死群伤事故，现已成为威胁矿井安全生产的主要灾害事故之一。针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题，提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。

超高压水力割缝增透技术原理

利用超高压水射流对低透气煤层进行割缝增透卸压时，高压水射流冲击破坏煤体，煤体内部形成类圆盘状导气缝槽。根据岩石力学及流体力学理论，高压水射流克服原岩应力、地应力及煤体之间的黏结阻力影响，沿垂直方向在煤体内冲割形成缝槽，如图1所示。缝槽至煤体深部依次形成破碎区、塑性区、弹性区及原岩应力区。应力升高区域向煤体深部延伸，起到卸压增透作用。

图1 超高压水力割缝工艺布置

水力压裂增透技术原理

压裂过程中，压裂液通过钻孔进入煤体的速度远大于煤体自然吸收的能力，随着压裂液的不断增多，进入煤体内部的液体压力升高，煤体内部闭合的缝隙在液体压力与地应力的共同作用下沿缝隙弱面重新张开，形成导通网络，煤层渗透性增大。

联合增透技术原理

低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透工艺是指:向低透气煤层施工钻进卸压增透钻孔，结合水力割缝与水力压裂增透工艺特点，分别对部分钻孔采取超高压水力割缝增透措施，部分钻孔采取水力压裂增透措施，在空间范围内形成交叉方式布置。利用高压水射流冲割煤体形成的圆盘状塑性区缝槽为水力压裂提供导通弱面效应，提高压裂增透效果。同时，实现割缝缝槽与水力压裂扩张缝隙连接互通，提高单孔增透卸压影响范围，改善煤层透气性效果。

参考文献：徐雪战.低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术[J].煤炭科学技术,2020,48(07):311-317.

来源：煤矿瓦斯灾害防治