水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用

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  摘要:在煤矿生产过程中,瓦斯治理至关重要,水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用,有助于提升煤层的透气性,提升瓦斯抽采效果,促进煤层瓦斯的产量和浓度的提升。应用水力压裂技术,提升了瓦斯抽取的安全性。基于此,本文分析了水力压裂技术的原理,并就水力压裂技术的作用和应用措施进行探究,仅供大家参考。
  关键词:水力压裂技术;煤矿;瓦斯治理;应用
  在煤矿开采过程中,受地质情况的影响,很容易出现煤层透气性差的情况,进而会给瓦斯的抽取效果带来不利影响,导致煤矿开采的风险性较高。应用水力压裂技术,能够提升煤层的透气性,同时可以在很大程度上延长瓦斯的抽取时间,进而将次瓦斯含量,保障煤矿开采的安全性。
  1水力压裂技术的远离
  水力压裂技术是指以水为动力,促进煤层之间透气性的提升,同时还可以促使煤层破解之后的缝隙能够相互连通,进而形成透气性更佳的网络结构,促进煤层与抽采部位之间联通能力的提升。产煤处会存在大量的空隙与裂缝,煤层之间的空隙会受地质情况的影响而发生变化,进而影响煤层之间的透气性,应用水力压裂技术能够有效改善这一状况,利用高压水通过煤层之间的空隙进行渗透,促使煤层之间压力的提升,进而能够实现煤层弱面的延伸与扩展,并且还可以形成煤层之间的空隙网络,提升煤层间的透气性。这样一来,能够促使瓦斯进行转移或者消散,为大面积的瓦斯抽取带来更为便利的条件。应用水力压裂技术,安全保护措施要落实到位,避免在技术应用过程中形成新的安全风险。
  2水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的重要作用
  2.1提升煤层的透气性
  应用水力压裂技术,可以促使煤矿中的煤层之间的空间增大,同时制造出的空隙也会更多,进而促进煤层透气性的提升。在这种情况下,有助于瓦斯的消散,避免出现瓦斯突然涌出的情况发生,提升了瓦斯的治理水平。
  2.2避免发生瓦斯事故
  瓦斯不仅会对人体造成严重的危害,而且还会发生爆炸,造成严重的安全事故。在煤矿瓦斯治理过程中应用水力压裂技术,能够封闭煤层中的瓦斯。这样一来,能够使瓦斯保持在煤层之中,不会出现瓦斯大量涌出的情况,进而避免出现瓦斯事故,有助于提升煤矿开采的安全性,保障施工人员的人身安全。
  2.3改变煤层之间的强度
  应用水力压裂技术,能够在很大程度上提升煤层中的含水饱和度,降低煤层之间的抗拉强度以及抗压强度,进而降低煤层开采的难度。除此之外,改变煤层之间的强度还能有助于降低煤层开采的风险几率,保障煤层开采的安全性。
  2.4降低瓦斯的作用力
  通常情况下,煤层之间的透气性不好,这不利于瓦斯的流体。在这种情况下,煤层之间的瓦斯含量会出现十分显著的差异。有的煤层瓦斯浓度会更高,进而提升了瓦斯大量涌出的几率,很容易导致安全事故,甚至还会直接导致瓦斯爆炸。应用水力压裂技术,可以提升密层之间的透气性,促使瓦斯从高压区向低压区流转,这样能够有效降低煤层之间瓦斯浓度和压力的差距,避免出现瓦斯事故。
  3水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用措施
  3.1应用原理
  应用水力压裂技术,使含有沙子的高压水进入到煤层缝隙之中,起到增大裂缝的效果。混合液体在高压作用下进入到煤层裂缝后,沙子则会停留在缝隙之中,对缝隙起到有效的支撑作用,避免缝隙闭合,提升煤层之间的透气性。这样一来,瓦斯便可以通过缝隙进行流动,避免出现瓦斯浓度过高或者瓦斯压力过大等现象,以免瓦斯大量涌出。在煤矿开采过程中,受地质方面因素的影响,使得煤层之间的畅通性存在较大的差异,而在瓦斯治理过程中应用水力压裂技术,能够为煤层透气性提供保障。应用水力压裂技术,可以通过打钻的方式向煤层中注入高压水,在高压的作用下,水体直接注入到煤层地质中,不仅有助于提升煤层之间的透气性,而且随着煤层中水压的增加,还可以对煤层起到有效的支撑效果,有助于提升煤层的稳定性。
  3.2整体优化
  在水力压裂技术中,单井压裂技术是核心,在瓦斯治理过程中的应用十分广泛,尤其在大型煤矿生产过程中,水力压裂技术的作用更加显著。合理应用水力压裂技术,能够在很大程度上提升瓦斯治理的水平,保障煤矿生产的安全性。在整体优化过程中,对煤层进行合理的分割,保障煤层缝隙在深度和长度等方面的指标符合标准要求,并结合导流参数以及煤层缝隙大小来合理应用水力压裂技术。在施工现场可以对瓦斯治理进行模拟,提升水力压裂技术的作用,促进煤矿瓦斯治理效果的提升。
  3.3方位布井
  在煤矿瓦斯治理中应用水力压裂技术,需要对开采井做好规划,明确煤层水力缝隙之间的关系,在此基础上合理应用水力压裂技术,保障瓦斯治理的效果。要结合现场实际情况来进行方位布井,在完成现场稀井网的基础上在分析瓦斯煤层中的地应力场,进入确定煤层中的最大应力方向。在煤层开采的过程中,裂缝的大小存在差异,并且裂缝的方向也会发生变化,为了提升水力压裂技术的应用效果,在方位布井过程中应结合瓦斯裂缝的实际情况,这样才能使方位布井与水力缝隙之间更加匹配,进而促进瓦斯治理效果的提升。
  3.4水力压裂
  水力压裂技术具有重复性的特点和优势,有助于提升瓦斯治理的效果。通常情况下,选层选井技术需要应用到模糊逻辑理论来综合考量[1],应用重复性水力压裂技术,能够对应力场的变化进行准确的预测,同時结合预测结果来设置应力场中的矿井距离、水力压裂时间以及原水平主应力差等。在此基础上应用水力压裂技术,能够有效降低瓦斯事故的发生几率。
  结束语:瓦斯治理是煤矿开采的关键环节,是保障煤矿开采顺利开展以及煤矿开采安全性的重要措施。应用水力压裂技术,能够改善煤矿作业环境,在很大程度上提升瓦斯治理的效果,避免发生瓦斯事故。
  参考文献
  [1]冯丹. 煤层瓦斯水力冲/压一体化强化抽采物理模拟试验方法研究[D].重庆大学,2017.
  [2]余旭. 煤层脉动水力压裂压力波沿裂隙传播规律和解堵机理研究[D].中国矿业大学,2016.
  [3]刘俭. 中兴矿高瓦斯低渗透煤层水力压裂增透技术研究[D].煤炭科学研究总院,2020.
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