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摘要
针对硬煤层瓦斯抽采衰减快，抽采周期长、效率低等问题，提出了中硬煤层顺层长钻孔分段压裂增加煤层透气性瓦斯强化抽采技术。以陕西彬长矿区4号煤层为研究对象，在实验室采用SEM高分辨率电子显微镜对比分析了水力压裂前后煤体微观孔隙结构变化特征；利用Abaqus软件模拟了封隔器受力特征及钻孔的稳定性；在彬长矿区大佛寺煤矿井下4号煤层进行水力压裂工业性试验。结果表明：煤层在加载压力15 MPa，保压48 h，煤体的孔隙、裂隙数量增多，孔径尺寸增大，且连通性增强，裂隙间的连通性明显提升。压裂过程中，封隔器同时受到内压和外压载荷产生膨胀变形，内压15 MPa、外压10 MPa时，可保持硬煤钻孔结构完整同时，产生最大的封隔摩擦力。工程试验完成3个顺煤层定向长钻孔分段压裂施工，孔深540～568 m，每孔分8段压裂，单孔注液量910～1 154 m3，累计注液量3 011 m3；压裂后，利用孔内瞬变电磁测试确定压裂影响半径34～46 m。压裂钻孔平均瓦斯抽采纯量0.72～1.73 m3/min，平均抽采瓦斯体积分数42.60%～67.48%；对比试验区常规钻孔，瓦斯抽采体积分数提高1.20～2.49倍，百米钻孔瓦斯抽采纯量是3.93～10.03倍，实现了试验区域瓦斯超前增透和预抽，该工艺技术为类似地质条件大区域瓦斯超前治理提供技术借鉴。
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