为了提高煤矿井下单一低渗煤层瓦斯抽采效果,研究人员基于普通中、短钻孔水力压裂技术在瓦斯治理方面存在的弊端,结合煤储层地质条件和定向钻进技术特点,提出了井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术。该技术总结了长钻孔整体压裂和围岩梳状孔分段压裂两种水力压裂模式,并详细分析了施工工艺和关键技术。
在实际应用中,以阳泉矿区为例,进行了定向长钻孔水力压裂试验,并考察了其效果。结果显示,长钻孔整体压裂采用基于扩张式封隔器原理的快速封孔技术,可在10分钟内实现封孔工具组合快速坐封。而梳状孔分段压裂施工则采用裸眼封隔器滑套分段压裂工艺,通过孔口投球方式依次打开各级投球滑套,完成各个分支钻孔的注水压裂作业。
试验结果表明,水力压裂影响范围内的煤体全水分随着与钻孔距离的增大呈现先增大、后减小的现象,煤层瓦斯含量与煤体全水分呈现相反的分布特征。在压裂过程中,巷道受力变形现象明显,放喷初期水流大量携粉,排粉量达到6.5吨。值得注意的是,长钻孔整体压裂和梳状孔分段压裂的最大影响半径分别达到58米和60米,比常规压裂钻孔增大2.32倍和3.53倍,平均瓦斯抽采纯量达到1.51m³。
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