水力壓裂技術在煤礦瓦斯治理中的應用

劉洋成

摘要：在煤礦生產過程中，瓦斯治理至關重要，水力壓裂技術在煤礦瓦斯治理中的應用，有助于提升煤層的透氣性，提升瓦斯抽采效果，促進煤層瓦斯的產量和濃度的提升。應用水力壓裂技術，提升了瓦斯抽取的安全性。基于此，本文分析了水力壓裂技術的原理，并就水力壓裂技術的作用和應用措施進行探究，僅供大家參考。

關鍵詞：水力壓裂技術;煤礦;瓦斯治理;應用

在煤礦開采過程中，受地質情況的影響，很容易出現煤層透氣性差的情況，進而會給瓦斯的抽取效果帶來不利影響，導致煤礦開采的風險性較高。應用水力壓裂技術，能夠提升煤層的透氣性，同時可以在很大程度上延長瓦斯的抽取時間，進而將次瓦斯含量，保障煤礦開采的安全性。

1水力壓裂技術的遠離

水力壓裂技術是指以水為動力，促進煤層之間透氣性的提升，同時還可以促使煤層破解之后的縫隙能夠相互連通，進而形成透氣性更佳的網絡結構，促進煤層與抽采部位之間聯通能力的提升。產煤處會存在大量的空隙與裂縫，煤層之間的空隙會受地質情況的影響而發生變化，進而影響煤層之間的透氣性，應用水力壓裂技術能夠有效改善這一狀況，利用高壓水通過煤層之間的空隙進行滲透，促使煤層之間壓力的提升，進而能夠實現煤層弱面的延伸與擴展，并且還可以形成煤層之間的空隙網絡，提升煤層間的透氣性。這樣一來，能夠促使瓦斯進行轉移或者消散，為大面積的瓦斯抽取帶來更為便利的條件。應用水力壓裂技術，安全保護措施要落實到位，避免在技術應用過程中形成新的安全風險。

2水力壓裂技術在煤礦瓦斯治理中的重要作用

2.1提升煤層的透氣性

應用水力壓裂技術，可以促使煤礦中的煤層之間的空間增大，同時制造出的空隙也會更多，進而促進煤層透氣性的提升。在這種情況下，有助于瓦斯的消散，避免出現瓦斯突然涌出的情況發生，提升了瓦斯的治理水平。

2.2避免發生瓦斯事故

瓦斯不僅會對人體造成嚴重的危害，而且還會發生爆炸，造成嚴重的安全事故。在煤礦瓦斯治理過程中應用水力壓裂技術，能夠封閉煤層中的瓦斯。這樣一來，能夠使瓦斯保持在煤層之中，不會出現瓦斯大量涌出的情況，進而避免出現瓦斯事故，有助于提升煤礦開采的安全性，保障施工人員的人身安全。

2.3改變煤層之間的強度

應用水力壓裂技術，能夠在很大程度上提升煤層中的含水飽和度，降低煤層之間的抗拉強度以及抗壓強度，進而降低煤層開采的難度。除此之外，改變煤層之間的強度還能有助于降低煤層開采的風險幾率，保障煤層開采的安全性。

2.4降低瓦斯的作用力

通常情況下，煤層之間的透氣性不好，這不利于瓦斯的流體。在這種情況下，煤層之間的瓦斯含量會出現十分顯著的差異。有的煤層瓦斯濃度會更高，進而提升了瓦斯大量涌出的幾率，很容易導致安全事故，甚至還會直接導致瓦斯爆炸。應用水力壓裂技術，可以提升密層之間的透氣性，促使瓦斯從高壓區向低壓區流轉，這樣能夠有效降低煤層之間瓦斯濃度和壓力的差距，避免出現瓦斯事故。

3水力壓裂技術在煤礦瓦斯治理中的應用措施

3.1應用原理

應用水力壓裂技術，使含有沙子的高壓水進入到煤層縫隙之中，起到增大裂縫的效果。混合液體在高壓作用下進入到煤層裂縫后，沙子則會停留在縫隙之中，對縫隙起到有效的支撐作用，避免縫隙閉合，提升煤層之間的透氣性。這樣一來，瓦斯便可以通過縫隙進行流動，避免出現瓦斯濃度過高或者瓦斯壓力過大等現象，以免瓦斯大量涌出。在煤礦開采過程中，受地質方面因素的影響，使得煤層之間的暢通性存在較大的差異，而在瓦斯治理過程中應用水力壓裂技術，能夠為煤層透氣性提供保障。應用水力壓裂技術，可以通過打鉆的方式向煤層中注入高壓水，在高壓的作用下，水體直接注入到煤層地質中，不僅有助于提升煤層之間的透氣性，而且隨著煤層中水壓的增加，還可以對煤層起到有效的支撐效果，有助于提升煤層的穩定性。

3.2整體優化

在水力壓裂技術中，單井壓裂技術是核心，在瓦斯治理過程中的應用十分廣泛，尤其在大型煤礦生產過程中，水力壓裂技術的作用更加顯著。合理應用水力壓裂技術，能夠在很大程度上提升瓦斯治理的水平，保障煤礦生產的安全性。在整體優化過程中，對煤層進行合理的分割，保障煤層縫隙在深度和長度等方面的指標符合標準要求，并結合導流參數以及煤層縫隙大小來合理應用水力壓裂技術。在施工現場可以對瓦斯治理進行模擬，提升水力壓裂技術的作用，促進煤礦瓦斯治理效果的提升。

3.3方位布井

在煤礦瓦斯治理中應用水力壓裂技術，需要對開采井做好規劃，明確煤層水力縫隙之間的關系，在此基礎上合理應用水力壓裂技術，保障瓦斯治理的效果。要結合現場實際情況來進行方位布井，在完成現場稀井網的基礎上在分析瓦斯煤層中的地應力場，進入確定煤層中的最大應力方向。在煤層開采的過程中，裂縫的大小存在差異，并且裂縫的方向也會發生變化，為了提升水力壓裂技術的應用效果，在方位布井過程中應結合瓦斯裂縫的實際情況，這樣才能使方位布井與水力縫隙之間更加匹配，進而促進瓦斯治理效果的提升。

3.4水力壓裂

水力壓裂技術具有重復性的特點和優勢，有助于提升瓦斯治理的效果。通常情況下，選層選井技術需要應用到模糊邏輯理論來綜合考量^[1]，應用重復性水力壓裂技術，能夠對應力場的變化進行準確的預測，同時結合預測結果來設置應力場中的礦井距離、水力壓裂時間以及原水平主應力差等。在此基礎上應用水力壓裂技術，能夠有效降低瓦斯事故的發生幾率。

結束語：瓦斯治理是煤礦開采的關鍵環節，是保障煤礦開采順利開展以及煤礦開采安全性的重要措施。應用水力壓裂技術，能夠改善煤礦作業環境，在很大程度上提升瓦斯治理的效果，避免發生瓦斯事故。

參考文獻

[1]馮丹. 煤層瓦斯水力沖/壓一體化強化抽采物理模擬試驗方法研究[D].重慶大學，2017.

[2]余旭. 煤層脈動水力壓裂壓力波沿裂隙傳播規律和解堵機理研究[D].中國礦業大學，2016.

[3]劉儉. 中興礦高瓦斯低滲透煤層水力壓裂增透技術研究[D].煤炭科學研究總院，2020.