水力压裂-深孔预裂复合增透提升瓦斯抽采效果的研究

本文主要探讨了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术在提高低渗透高瓦斯煤层透气性和瓦斯抽采效率方面的应用。针对此类复杂地质条件，研究人员首先深入剖析了水力压裂与深孔预裂爆破的协同作用机理，即通过水力压裂破裂煤层，形成连续的裂缝网络，随后预裂爆破进一步扩大这些裂缝，从而增强煤层的渗透性，有利于瓦斯的流动。 研究者构建了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程，这些理论模型为预测和控制裂缝扩展提供了科学依据。他们使用RFPA2D-Flow模拟软件模拟了水力压裂后的煤岩体裂隙产生过程和扩展规律，揭示了这一过程的关键参数对最终增透效果的影响。 此外，文章利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对不同长度预裂缝对深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果进行了定量分析，发现预裂缝长度与有效影响半径之间存在线性关系，这有助于优化爆破设计，提高瓦斯抽采效率。在阳泉五矿8410工作面的现场试验验证了这一技术的实际效果，结果显示，相较于常规深孔预裂爆破，采用复合技术后，煤层透气性显著提升，初始瓦斯涌出量增大，瓦斯含量衰减速度大幅降低，有效影响半径也有所增加。 总体而言，水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术对于解决高瓦斯、低渗透煤层的开采难题具有重要意义，它不仅提高了瓦斯的开采利用率，还能有效防止瓦斯聚集引发的安全问题。未来的研究可以进一步优化技术参数，以适应更广泛的地质条件，并寻求更经济、环保的实施方法。这项技术的发展和应用将对整个煤炭行业乃至能源安全领域产生深远影响。