"十三五"以来,围绕"我国煤矿井下煤层区域增透瓦斯高效抽采和坚硬顶板岩层弱化区域治理"两大难题,将定向长钻孔与分段压裂技术结合,通过技术攻关与装备研发及工程试验,在煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂技术和装备研发及工程示范应用等方面均取得了明显进展.主要表现在如下4个方面:(1)开发了适合于煤矿井下煤岩层裸眼定向长钻孔不动管柱和动管柱两种分段水力压裂工艺技术与工具,不动管柱分段压裂工程应用钻孔长度突破了500 m,单孔压裂实现了5段;动管柱分段压裂钻孔长度工程应用突破了800 m,单孔压裂实现了17段.(2)研发了煤矿井下低压端加砂压裂泵组和高压端加砂压裂装置,低压端加砂泵组压力达到了70 MPa,排量达到90 m3/h,携砂比达到20％;高压端加砂压裂装备耐压能力达到55 MPa,一次连续加砂压裂的砂量达到750 kg;低压端和高压端加砂装备均在现场进行了工程应用,应用结果表明装备均具有较好携砂压裂能力.(3)建立了碎软煤层围岩分段压裂和硬煤顺层钻孔分段压裂区域增透瓦斯高效抽采技术模式,前者在山西阳泉矿区和陕西韩城矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量均值分别达到了2811 m3/d和1559 m3/d,后者在陕西彬长矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量达到了2491 m3/d.(4)探索出了坚硬顶板强矿压煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂主动超前区域弱化治理的新模式,工程应用钻孔长度突破了800 m,坚硬顶板分段水力压裂治理后,顶板来压步距、动载系数和最高压力值较未压裂区分别下降了18.9％～70.6％,5.8％～7.9％,13.7％～19.4％,有效治理了工作面坚硬顶板引起的强矿压灾害.随着煤矿井下分段水力压裂技术改进和煤矿智能开采发展的实际需要,提出了煤矿井下大排量高压力智能压裂泵组、井下长钻孔裸眼分段压裂智能工具等装备和煤矿井?地联合分段水力压裂技术研发方向,以更好地推动煤矿井下水力压裂技术与装备发展,为煤矿安全高效绿色智能开采提供技术和装备支撑.

定向长钻孔;分段水力压裂;碎软煤层;瓦斯抽采;坚硬顶板;区域增透;区域弱化;煤矿井下

孙四清;李文博;张俭;陈冬冬;赵继展;郑凯歌;龙威成;王晨阳;贾秉义;杜天林;刘乐;杨欢;戴楠

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煤田地质与勘探

[1]孙四清;李文博;张俭;陈冬冬;赵继展;郑凯歌;龙威成;王晨阳;贾秉义;杜天林;刘乐;杨欢;戴楠-.煤矿井下长钻孔分段水力压裂技术研究进展及发展趋势)[J].煤田地质与勘探,2022(08):1-15

区域增透,加砂压裂泵组,强矿压灾害,智能压裂

煤矿井下,分段水力压裂,水力压裂技术,井下煤层,高效抽采,坚硬顶板,顶板岩层,区域治理,定向长钻孔,分段压裂,技术结合,技术攻关,装备研发,工程试验,下定,工程示范,示范应用,煤岩层,裸眼,不动管柱,压裂工艺,工艺技术,压裂工程,单孔,孔压,裂钻,高压端,砂泵,力达,携砂,砂比,比达,压裂装备,耐压能力,次连续,现场进行,明装,碎软煤层,围岩,硬煤,顺层钻孔,裂区,抽采技术,技术模式,山西阳泉,陕西韩城,瓦斯抽采,抽采纯量,彬长矿区,压煤,区域弱化,来压步距,动载系数,高压力,压力值,别下,有效治理,技术改进,煤矿智能开采,大排量,智能工具,研发方向,技术与装备,装备发展,煤矿安全,安全高效,高效绿色,绿色智能

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