贵州水城矿业股份有限公司大湾煤矿 贵州六盘水 553036
摘要：CO2预裂煤层增透技术是提高低渗煤层瓦斯抽采率的新工艺和新技术。该技术工艺简单、可靠易行、安全、综合成本较低，可大幅度提高瓦斯抽采量和抽采速度，通过抽采降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，使高瓦斯煤层变为低瓦斯煤层，减少瓦斯爆炸事故,保障安全开采。
关键词：CO2预裂煤层增透技术；抽采参数；抽采效果；抽采半径；经济效果
引言
CO2爆破在国际上发展历史较长，主要用于井下煤炭开采，以增加块煤率，提高煤炭价格。在国内，经过长期技术攻关和现场试验，山西瑞宝城（合作方）成功研制了具有多管连续预裂的二氧化碳预裂器。CO2预裂后，使煤层产生大量裂隙，使煤层地应力重新分布，消除局部高应力状态，起到消突效果，保障突出工作面安全掘进和回采。应用和推广这一技术，减少施钻成本和时间
一、预裂增透原理及预裂器
1.1预裂增透原理
二氧化碳在31℃以下、7.2MPa压力时以液态存在，1kg液态CO2吸收60KJ的热才能气化，正常存放和运输不会激活气化，当温度超过 31℃时，无论压力多大，液态CO2将在40ms内气化，液态CO2气化产生高压波，预裂煤层增透，提高瓦斯抽采效率。
1.2预裂器结构示意图
二、大湾煤矿CO2预裂增透试验情况
2014年7月初，经公司和矿研究决定，在大湾煤矿中井Z1021上底抽巷施工穿层钻孔进行二氧化碳增透预裂实验。
2.1 大湾煤矿中井Z1021上底抽巷瓦斯地质情况
Z1021底板瓦斯巷位于大湾煤矿中井，位于11#煤层底板，11#煤层分为上、下两层，距离11#下分层底板垂距约为22m，11#煤层为突出煤层，瓦斯含量为17.59 m3/t, 瓦斯压力为2.58MPa。
2.2 二氧化碳预裂钻孔布置情况
在中井Z1021上底抽巷共计施工12组穿层钻孔，其中1-8、10-11组进行预裂实验，第12（对照1组）、9组（对照2组）不进行预裂实验，作为对照组进行参考比较；第一组距离Z1021上底抽巷开门口30m，往后1、2、3、4组的间距为20m，5、6、7、8组的间距为30m，第9组为对照组布置的对帮，8、10、11组间距为40m，3、4、5、6、7、9组布置5个钻孔，其余布置3个钻孔，第1、2组钻孔穿过9#煤层顶板，其余钻孔均穿过11#煤层上分层顶板，孔深度70m左右，钻孔布置示意图见图1。
2.3 二氧化碳预裂实施情况
实施二氧化碳预裂时，先利用顶杆将装有液态二氧化碳的预裂器放置到钻孔见11#煤层段，放置预裂器4-6个，然后用封孔器封孔，最后将起爆导线与起爆器接通后起爆。截至9月1日，10组钻孔全部预裂完毕，其中第1、5、6、7、11组钻孔预裂失败，其余组均预裂成功。经测定，预裂最大压力为100—116MPa。
三 大湾煤矿中井CO2预裂增透钻孔抽采参数及效果分析
3.1每组钻孔施工完毕后一个月内钻孔抽采参数情况
3.1.1大湾煤矿中井Z1021上底抽巷第2组参数
从上表可以看出，每40m范围内二氧化碳预裂钻孔所需费用为10695元，普通钻孔需要38920元，使用二氧化碳预裂钻孔每40m能够节省28225元。
钻孔施工时间：普通钻孔施工56个钻孔，需要30个小班，计10天；二氧化碳预裂钻孔施工1个钻孔需1个小班，预裂需1个小班，计两个小班完成；节约钻孔施工时间9天零1个小班。
六、结论
1，优点：
（1）从抽采参数汇总表和瓦斯含量对比表可以看出，预裂钻孔平均瓦斯浓度提高了1.6倍，瓦斯抽采量提高了1.85倍，抽采效果明显提高。
（2）通过考察，预裂钻孔抽采半径达20m以上，相比原始状态下瓦斯抽采，可以减少大量钻孔，节约钻孔施工时间，节约大量成本，提高生产效益。
2、缺点
煤岩层硬度、预裂半径与二氧化碳预裂器的使用量的理论体系需要进一步完善。
3、推广应用价值
该技术的应用可以大幅度地增加煤层的透气性，抽采效果从而明显提高，可以节约大量时间成本和生产成本，是一项值得推广应用的瓦斯治理新技术。
参考文献
[1]刘健.低透气煤层深孔预裂爆破增透技术研究及应用[D].淮安:安徽理工大学,2008.
论文作者:程健
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/9
标签：钻孔论文; 煤层论文; 瓦斯论文; 二氧化论文; 煤矿论文; 液态论文; 小班论文; 《基层建设》2017年第12期论文;