煤层脉动水力压裂：提升瓦斯抽采效率的新技术

"本文主要探讨了煤层脉动水力压裂卸压增透技术，旨在提升高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采效率。通过实验研究，揭示了脉动水力压裂对煤体疲劳损伤破坏的机制以及高压脉动水楔的致裂原理。实验结果显示，脉动水力压裂可使煤体内部裂隙扩展并形成贯穿的裂隙网络，从而显著提高瓦斯抽采的浓度和流量。这一技术在实际应用中表现出优于传统水力压裂的效果。" 在煤层开采中，高瓦斯低透气性的煤层给瓦斯抽采带来了挑战。传统的水力压裂技术虽然能部分缓解这一问题，但其效果受限于煤层的固有特性。因此，研究人员提出了一种创新的煤层脉动水力压裂卸压增透技术。该技术的关键在于利用脉动水流产生的交变应力，促使煤体原有裂隙末端产生动态变化，导致煤体内部的“压缩—膨胀—压缩”循环，进而引发疲劳损伤破坏。 实验部分，研究者对型煤试样进行了不同压力和频率的脉动水力压裂实验，观察煤体在脉动水作用下的行为。发现随着脉动压力的增强，煤体的裂隙孔隙受到反复作用，使得煤体内部的裂隙弱面得以扩展和延伸。这些裂隙最终交织成一个贯通的网络，大大增加了煤层的渗透性，为瓦斯抽采提供了更通畅的通道。 工业性试验进一步验证了脉动水力压裂技术的有效性。与普通水力压裂相比，脉动水力压裂可以显著提高钻孔瓦斯抽采的浓度和流量，表明其在卸压增透方面具有显著优势。这不仅有助于提高瓦斯抽采效率，还能降低矿井的安全风险，因为高瓦斯环境是煤矿事故的主要原因之一。 该研究受到国家重点基础研究发展计划(973)、国家自然科学基金青年科学基金和中国矿业大学青年科研基金等项目的资助。论文的作者们，如翟成、李贤忠和李全贵等人，通过深入的理论研究和实践探索，为解决高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采难题提供了新的解决方案。 总结来说，煤层脉动水力压裂卸压增透技术是一种利用脉动水压力诱导煤体疲劳损伤，从而增加煤层透气性的新型技术。这项技术的广泛应用有望改善高瓦斯煤层的瓦斯抽采效率，提升煤矿安全生产水平。