煤矿井下煤层顶板分段加砂压裂增渗技术与应用

摘要

为解决碎软煤层水力压裂裂隙易闭合、压裂不均匀、压裂效果差、瓦斯抽采困难等问题,自主研发了定向喷砂射孔装备及工艺技术、水力加砂分段压裂装备及工艺技术,提出煤层顶板定向长钻孔“定向喷砂射孔+分段加砂压裂”增加煤层透气性的思路,并在阳泉矿区新景煤矿3#煤层顶板开展工程试验,形成了煤层顶板定向长钻孔水力加砂分段压裂工艺技术。试验结果表明:成功实现了609 m煤层顶板长钻孔分6段加砂压裂,施工排量超过1 m^(3)/min,单段注液量超过150 m^(3),累计注液量967 m^(3);压裂孔底至孔口破裂压力呈逐渐减小,最大破裂压力为29.6MPa。注入核桃壳砂比例最高达到3%,单段最大注入核桃壳砂2.41 t,累积加入13.11 t。统计分析60 d瓦斯抽采数据,平均抽采瓦斯体积分数60.6%;单日最高瓦斯抽采纯量达到1 381.5 m^(3),抽采瓦斯体积分数较顺层钻孔和千米钻孔分别提高了8.81倍和3.96倍;百米钻孔抽采纯量分别提高了21.4倍和7.28倍,取得了很好的增透效果。