煤層水力壓裂裂縫擴展演化特征及瓦斯滲流規律研究

秦 毅

（霍州煤電集團河津杜家溝煤業有限責任公司，山西 運城 043300）

引言

煤炭作為我國的基礎能源，資源儲量豐富，但整體覆存不均，在我國煤礦開采過程中，瓦斯問題一直制約著我國煤礦的正常生產，目前我國對煤礦瓦斯的治理主要是通過采排，但在實際生產過程中，由于煤層覆存條件較為復雜，巖層的滲透率較低，使得瓦斯抽采難度極大，所以如何提升低滲透煤層瓦斯抽采效率是礦井面臨的重要課題。水力壓裂作為水力化措施中增加煤層透氣性的一種有效方法，通過對煤巖進行鉆孔并封堵，后利用高壓水對鉆孔進行注水，使得鉆孔出現壓裂裂縫，裂縫進一步擴展形成裂縫網，從而提升煤巖孔隙率，從而實現高效抽采的目的，此前眾多學者對注液壓力、水平應力差等水力壓裂參數下裂縫的擴展形態及裂縫參數進行過一定的研究。本文以杜家溝礦2104 工作面為研究背景，利用RFPA 模擬軟件對水力壓裂參數對壓裂效果影響進行研究，為低滲透煤層瓦斯抽采提供一定的借鑒[1-2]。

1 礦井概況及數值模擬研究

杜家溝礦位于河津市清澗鎮杜家溝村西北約3km處，井田面積9.89 km2，礦井設計生產能力0.60 Mt/a?，F在主要開采山西組2#和太原組10#煤層，2# 煤層2.45 m～4.80 m，平均厚度3.59 m，屬賦煤區穩定可采煤層，煤層頂板為泥巖、砂質泥巖，底板為砂質泥巖、粉砂巖組成，2104 工作面回采期間工作面瓦斯異常涌出，回采最大絕對涌出量為1.89 m3/min，瓦斯抽采效率較低，為此研究低滲透瓦斯抽采非常重要?！?br>