协同增透技术：数值模拟与试验提升低透气煤层瓦斯抽采效率

本文主要探讨了"割缝与压裂协同增透技术参数数值模拟与试验"这一主题，针对古汉山矿低透气性煤层在穿层抽采过程中存在的钻孔卸压不足问题，提出了一种创新的解决方案。研究基于弹性断裂力学和Biot经典渗流力学理论，通过数值模拟手段深入分析了在不同条件下，割缝钻孔（即在煤层中预先开凿的槽道）与压裂钻孔的协同作用对煤层渗透性的提升。 具体来说，研究者考察了割缝钻孔与压裂钻孔在不同水平距离下的配合效果，发现当两者之间的水平距离为4米时，压裂效果最为显著。同时，他们强调了缝槽相对于水平方向的倾角对于裂缝扩展的影响，建议避免设置成45°，因为这可能会影响裂缝的自然延伸和优化控制。 割缝钻孔的作用在于形成导流通道，它能有效引导压裂裂缝的方向，进而减小煤层内部的应力，据数值模拟结果显示，裂缝影响范围内的应力可从约8兆帕降低到4兆帕以下。这样的设计有助于提高煤层的透气性，为瓦斯抽采创造更佳条件。 现场试验验证了这些理论预测，结果显示，在割缝钻孔附近2米内，由于协同效应，瓦斯抽采的纯量相比单个割缝钻孔提高了2.3倍，相比于普通钻孔则提升了7.8倍。同样，协同压裂钻孔的瓦斯抽采纯量也相应增长，是压裂钻孔的2.1倍，普通钻孔的5倍。这显著提升了瓦斯抽采的效率，对于改善煤矿安全生产环境具有实际应用价值。 该研究的关键点集中在低透气性煤层的特殊处理技术上，涉及到的关键词包括割缝、压裂、RFPA（可能指岩土工程的有限元分析方法）、以及瓦斯抽采。此外，这项工作还得到了国家重点基础研究发展计划（973）的资金支持，体现了其在煤炭资源与安全开采领域的前沿性和重要性。文章编号为0253－9993(2015)04－0823－07，发表于《煤炭学报》2015年第4期，具有较高的学术价值。