高突低渗透煤层超高压水力割缝卸压增透研究

张帅^1,2，刘志伟^1,2，韩承强^1,2，位乐^1,2，章飞^1,2

1. 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室2. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘 要：为了解决五轮山煤矿8号高突低渗透煤层1809工作面瓦斯治理难题,提出了超高水力割缝煤层卸压增透技术,以有效改造强化瓦斯抽采。采用理论分析、FLAC^3D数值模拟方法研究了不同缝槽间距条件下缝槽周围煤体塑性破坏特征和应力演化规律,然后基于含瓦斯煤体渗透率与三向应力和瓦斯压力之间的关系,分析了不同缝槽间距时周围煤体的渗透率分布规律。研究结果表明:缝槽自由面能够卸除围压,集中应力向缝槽外侧和缝槽间煤体转移;煤体渗透率明显提高,促进瓦斯解吸和流动。经现场实践验证,超高压水力割缝增大了煤层暴露面积、煤体扰动体积,高负压抽采支管瓦斯流量和浓度明显提升,瓦斯抽采纯量在0.7～1.1 m³/min内波动,瓦斯体积分数在50%以上,对本矿其他工作面瓦斯治理具有一定借鉴意义。

关键词：超高压水力割缝;塑性破坏特征;应力演化;渗透率分布;