導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)研究及應(yīng)用

閆萬俊，任仲久，樊志剛

(1.山西汾西中興煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 呂梁 030500； 2.煤科集團沈陽研究院有限公司，遼寧 撫順 113122； 3.煤礦安全技術(shù)國家重點實驗室，遼寧 撫順 113122)

隨著煤礦的開采深度加大，瓦斯壓力、瓦斯含量不斷增大，突出危險性增加。對于透氣性系數(shù)低、煤質(zhì)松軟的煤層，通過強化措施來增加煤層的透氣性，能大幅提高瓦斯抽采效率[1]。近年來大量的科研實踐證明，水力割縫和水力壓裂作為增加煤層透氣性的兩項有效技術(shù)，在我國煤礦瓦斯災(zāi)害治理中發(fā)揮著一定的作用[2]。

中興煤業(yè)2號煤層屬于低透氣性煤層，并存在瓦斯壓力高、煤層碎軟、瓦斯衰減快等特點，造成2號煤層瓦斯抽采及消突效果差，嚴(yán)重制約了礦井的安全生產(chǎn)。針對以上難點，本文提出通過射流深穿透射孔技術(shù)預(yù)設(shè)導(dǎo)向槽和布置控制鉆孔實現(xiàn)定向水力壓裂，并將壓裂孔與控制孔之間壓穿，達(dá)到增加煤層透氣性、提高抽采效果的目的。為實現(xiàn)對煤層預(yù)置導(dǎo)向槽，需研究適合中興煤業(yè)2號煤層的預(yù)置導(dǎo)向槽施工工藝和導(dǎo)向槽定向水力壓穿技術(shù)參數(shù)。

1 導(dǎo)向槽定向水力壓穿增透機理

美國的Bruno博士等學(xué)者[3]通過物理實驗研究了孔隙壓力對裂縫擴展的影響，并取得了一定的成績。通過把3個呈三角形分布的圓孔布置在一塊巖板上，如圖1(a)所示，對一個孔注入恒定油壓，使其周邊一定范圍內(nèi)的巖石介質(zhì)達(dá)到飽和，再對另一個孔施加逐漸增大的油壓，而對第三個孔不加任何干擾，在非對稱孔隙壓力梯度下使巖板發(fā)生宏觀破壞。……