[01686226]基于井下水力压裂的瓦斯灾害防治理论与关键技术研究

作为世界第一煤炭生产大国,我国一方面拥有世界排名第三的瓦斯（煤层气）资源,同时又是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一,进行广泛而深入的瓦斯治理研究仍然是煤矿安全生产工作的重中之重。水力压裂是一种重要的瓦斯治理方法和手段,该技术把水作为介质,以流体动力能的形式来改善煤储层孔隙-裂隙的发育特征以及煤的物理力学性质,造成煤岩体卸压增透,从而在相当范围内出现应力释放,煤层透气性提高,具有提高瓦斯抽出率,有效防治煤与瓦斯突出的良好效果。 但是目前对于井下水力压裂的研究,主要集中于其增透、有利于瓦斯抽采的单个方面,而对井下水力压裂后关于地应力场改变及分布特征,影响水力压裂的地质控制因素分析,以及压裂过程中因煤体水分增大给瓦斯运移产出带来的渗流效应探讨和分析并不多见,以上存在的亟需研究的问题,不但给水力压裂技术的实施带来了安全隐患,而且在理论上也难以对井下水力压裂技术的进步和工艺改进提供科学的指导。 本课题跟踪河南各大矿区、贵州地区大量现场试验,在掌握现场一手资料的基础上,针对井下水力压裂技术存在的问题和不足,依托2015年度河南煤矿安全生产科技发展计划项目（HN15-65）,采用理论分析、数值模拟、实验室实验和现场工业性试验相结合的方法,对影响煤矿井下水力压裂效果的地质因素、煤-水-气三相介质条件下瓦斯解吸规律、水力压裂技术对煤层瓦斯运移产生的双重效应、含瓦斯煤体水力压裂流场特征评价进行了系统研究,提出并建立了井下水力压裂优化工艺,研究成果对井下煤层水力压裂治理瓦斯理论的提高,技术的推广和应用,具有重要的指导意义和实际应用价值。