油气井水力喷砂割缝增产增注机理的研究

在采油过程中,含油岩石的渗透率取决于岩石骨架的有效应力.在岩石内部具有一定的孔隙压力的条件下,岩石骨架的应力状态就起到主要作用.本文在分析油气井割缝前后的应力场变化的基础上,指出水力喷砂割缝本质上是改善了岩石骨架的应力状态.从而增加油层的渗透率.     

水力疏松提高煤层透气性防治煤与瓦斯突出

对芙蓉矿务局白皎煤矿20112回采工作面的水力疏松提高煤层透气性防治煤与瓦斯突出的效果进行了现场考察,主要研究了水力疏松对工作面回风风流瓦斯浓度以及措施后的钻屑指标的影响,考察结果表明:措施过程中工作面回风风流瓦斯浓度升高18～47%,工作面生产时瓦斯涌出量下降20.5～50%.风流中粉尘浓度下降60～90%.这表明水力疏松措施能有效地释放采场前方煤体的弹性能量和瓦斯,不仅防治了回采工作面煤与瓦斯突出,而且对防治工作面瓦斯超限和降低风流粉尘浓度也起到了一定的效果.是防治回采工作面煤与瓦斯突出,瓦斯超限和粉尘的一项综合技术措施.     

高压水射流自旋式割缝技术在柿花田煤矿的应用

瓦斯治理的根本措施是抽放,然而应用单一钻孔预抽瓦斯,钻孔直径是决定抽放效果的关键因素.孔径小,其自由面小,瓦斯的排放速度低,等待开采的时间较长,影响了矿井的生产效率,而孔径又不能太大,否则在煤层综合应力下,孔的形成和孔的稳定性会受到破坏,而且孔径大的钻孔钻进速度较慢,效率较低,而且钻孔的有效煤孔段往往只占整个钻孔的一小部分,完全没有必要施工孔径较大的钻孔.介绍了一种新型高压水射流自旋式割缝技术,该技术可以有效解决上述问题.高压水射流自旋式割缝设备主要由高压水泵、水箱、高压胶管、高压密封钻杆、旋转接头、力矩喷头和喷嘴组成,该技术是在瓦斯抽采钻孔完成后,利用钻机将切割钻具输送至孔内,采取后退切割的方式,对钻孔内煤体进行切割,形成若干个垂直于钻孔方向的圆盘状缝隙,使孔内煤体暴露面积增加,同时由于高压注水作用,缝隙周围裂隙增加使煤体的透气性增强,从而有效提高抽采效率.试验发现：该技术的割缝半径为0.6～0.7m,使用该技术切割后,瓦斯涌出量大幅增加,百米瓦斯自排量和瓦斯抽放量分别是非切割钻孔的5.6和4.5倍,且衰减系数有所增加.     

煤巷条带超高压水力割缝增透试验

针对林华煤矿20917综采工作面瓦斯治理时间长、难度大和透气性低导致的瓦斯抽采效率差等问题,对超高压水力割缝技术进行了研究和利用,以本矿煤巷条带区域9^#煤层为试验对象进行卸压增透,提高瓦斯抽采效率,降低在抽采过程中伴随的煤与瓦斯突出风险.设计布置了割缝钻孔和普通钻孔进行对比,并记录了9^#煤层割缝前后的钻孔和瓦斯抽采数据进行分析.结果表明：割缝钻孔平均排出的煤屑量为3.3 t,日平均瓦斯抽采浓度相比普通钻孔提高1.61倍,瓦斯抽采纯量相比普通钻孔提高了约2.04倍.超高压水力割缝技术可对煤层的透气性进行较大程度的改善,且能有效地提高瓦斯抽采效率,可以解决由于低透气性带来的煤巷条带煤层掘进速率问题.     

断层带煤体瓦斯地质特征与瓦斯突出的关联

针对煤与瓦斯突出煤层开采期间的突出与断层之间的关联问题,采用瓦斯地质方法,通过矿井开采实例研究了井田内断层封闭与开放的瓦斯地质特征,并根据断层附近瓦斯涌出规律判断断层与突出的关系.研究结果表明:断层的开放性与封闭性对煤与瓦斯突出具有控制作用.封闭性断层带附近瓦斯涌出异常增大,构造应力集中、常常封闭有高能瓦斯以及发育的构造煤,为煤与瓦斯突出创造条件;开放性断层带附近具有煤层瓦斯压力相对较低,煤层瓦斯含量较正常下降的特征,而在远离断层面的一侧,伴随有平行断层的条带状煤层应力集中区,其中具有煤层瓦斯压力大、煤层瓦斯含量高的特征.该成果对煤矿在煤层断层带开采瓦斯防治具有一定的理论价值和实用意义.     

水射流割缝在低透气性强突煤层瓦斯抽采中的应用

结合川南地区煤质松软、煤层透气性差、瓦斯含量高等特点,开展了基于水射流割缝强化瓦斯抽采、促进煤巷消突的研究,并在兴文县建设煤矿进行了工业试验,通过对煤体扰动效果、抽采量衰减情况以及瓦斯预抽率等一系列指标的考察,表明:采用该技术后大幅度缩短了工作面瓦斯抽采达标时间,显著提高了瓦斯治理效果,为进一步推广该技术提供了依据。     

高压水射流割缝防治冲击地压的实验研究

冲击地压是一种主要的矿山灾害,它的发生一般是突然的并难以预见的,所以容易造成人员及财产损失。因此需找一种经济有效的卸压方法以防治冲击地压就成为了矿山减灾工作的重要课题。与传统的大孔径机械钻孔方法及水射流钻孔方法相比,利用现有小孔径进行水射流割缝卸压的方法具有更良好的卸压效果,并且对设备的要求比较低。因而被证明是一种行之有效并易于推广的防冲方法。     

水力割缝提高低渗透煤层渗透性实验研究

叙述了在固－气耦合作用下,通过水力割缝释放低渗透煤层的部分有效体积应力,增加煤层内的裂缝裂隙数量,增大裂缝、裂隙的长度和张开度,从而提高低渗透煤层的渗透率的实验研究过程及其结论。     

高压水射流割缝防治冲击地压的数值模拟

冲击地压是采矿业中突发性、瞬息难以预见的灾害,它的发生常常会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,研究便捷、可靠的防治方法,成为防冲减灾工作中的重要课题之一。传统的防治方法各有不足,将高压水射流割缝技术引用到防治冲击地压当中来,实现了本层煤的解放。基于ANSYS有限元软件建立高压水射流防治冲击地压的有限元模型,并对割缝后各部分的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流割缝技术不但能够实现煤层卸压,而且卸压效果较好,具有很好的发展前景。     

磨料射流割缝技术防突机理及应用

为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的各种参数,并研制了一套新型的适合于现场应用的磨料水射流割缝装置。现场试验表明:磨料射流能够切穿单轴抗压强度为62MPa、60～80mm厚度的煤层夹矸,在煤层中形成缝槽,增大了瓦斯涌出自由面,促使煤体大范围快速卸压,增强煤层透气性,首月内瓦斯单孔平均抽采量提高了2.83倍。     

穿煤层钻孔定向水压致裂的数值仿真

选取鸡西城山煤矿现场实例,利用RFPA2D-Flow软件模拟了穿煤层钻孔定向水压致裂全过程.分析了应力、水压的分布与变化规律,研究了损伤区域、卸压区域的形成与扩展过程.对穿煤层钻孔定向水压致裂前后煤层瓦斯抽放过程中瓦斯抽放效果及压力分布进行了对比研究.结果表明,实施定向水压致裂后压裂孔与控制孔之间的卸压区成为主要的瓦斯渗流通道,使瓦斯抽放效果显著提高.     

中马村矿煤与瓦斯突出区域性预测研究

文章以焦作中马村矿为实施矿井，在已有突出预测工作的基础上，通过对现有突出预测指标的灵敏度分析，利用计算机筛选煤与瓦斯突出敏感指标，应用数量化理论法建立煤与瓦斯突出预测的综合判据，使突出预测工作规范化、定量化、微机化，提高了突出预测的准确性和可靠性，为矿井科学化管理、提高矿井安全经济效益提供了技术依据。     

用地质构造及煤体结构特性预测煤层突出危险

通过分析煤与瓦斯突出的影响因素，确定了衡量地质构造特性指标，根据平顶山十矿突出特点区划了十矿戊组 煤层突出的危险性。     

贵州煤层气不易抽放的原因探讨

煤层气是威胁贵州煤矿安全的重要因素之一，同时煤层气又是清洁能源，大量高浓度的抽放出煤层气具有十分重要的意义。探讨贵州煤矿煤层气不易抽放的原因，为找到适合贵州抽放煤层气的有效方法提供依据。     

浅谈我国煤层气产业的发展

分析了我国煤层气产业的发展现状．提出我国煤层气产业发展过程中存在的问题。阐述了我国在低浓煤层气富集技术方面的进展。     

高位顺层钻孔瓦斯抽放数值模拟

针对八连城煤矿19号煤层62.1%~71.6%的瓦斯来源于采空区的问题,提出高位顺层钻孔抽放采空区瓦斯的治理方案.基于关键层理论和＂O＂形圈理论,分析了采空区上覆岩层裂隙形态,对瓦斯在其中的运移规律进行了研究,认为在上覆岩层采动裂隙中瓦斯流动符合达西定律.利用商业软件COMSOL-Multiphysics对瓦斯抽放进行了数值模拟,直观展示了瓦斯抽采时的瓦斯分布状态.模拟结果表明瓦斯抽放有效降低了瓦斯压力,给现场瓦斯抽放提供了理论依据,具有重要的实践意义.     

吴寨矿庚组煤层煤与瓦斯突出危险性预测

随着采深的延伸和采掘强度的增大,非突出煤层或矿井的突出危险性预测与评价为保证煤层的安全开采提供了重要保障。平煤股份二矿庚20煤层曾发生煤与瓦斯突出现象,作为相邻矿井的吴寨矿在开采庚20煤层前需要确定其煤与瓦斯突出危险性。应用单项指标法对吴寨矿西翼采区标高-400 m以浅庚20煤层进行了煤与瓦斯突出危险性预测。结果表明,在该区域内庚20煤层的煤体破坏类型、坚固性系数均达到了突出煤层的临界指标值,但是煤层瓦斯压力和瓦斯放散初速度未达到临界指标值,因此,在该区域范围内庚20煤层不具有煤与瓦斯突出危险性,该结论指导了矿井安全生产和高产高效。     

北票台吉急倾斜水采面坚硬顶板断裂的数值模拟研究

本文简要地介绍了我国典型水采井的坚硬顶板地质力学特征，并运用数值模拟方法分析了急倾斜水采面坚硬顶板断裂机制及相关参量的数理关系。该方法所得的结论与物理相似模拟和现场实测的结果基本吻合     

煤层水力割缝自吸磨料喷嘴特性与参数

针对煤矿纯水射流割缝遇硬煤失效,而磨料射流割缝技术难以实现磨料连续添加等问题,基于引射原理,采用前后双喷嘴结构,设计出一种自吸式磨料射流割缝喷嘴,可以连续吸入割缝产生的煤粒形成磨料射流,提高割缝能力.通过液固两相数值模拟,发现煤粒在喷嘴内经历了3个加速阶段:吸入口加速段、混合腔加速段和后喷嘴加速段.以提高吸入量和最终煤粒的速度为指标,得到喷嘴的最优结构:前喷嘴直径为3 mm,后喷嘴直径为5 mm,后喷嘴长度15 mm.对比割缝实验结果表明,自吸式磨料射流割缝喷嘴的割缝效率较传统割缝喷嘴明显提高.