通过数值模拟软件分析和现场工程试验等手段,研究了水力冲孔与压裂耦合致裂增透技术对豫西“三软”煤层煤体位移、应力分布、渗透率的影响。研究结果表明,水力冲孔与压裂耦合致裂增透技术可以使水力冲孔泄煤钻孔间煤体应力降低20%以上、渗透率提高35%以上;告成矿23041下副巷(北)揭煤工作面穿层钻孔平均抽采浓度较相同瓦斯地质条件提高4.3倍,日平均抽采纯瓦斯量较相同瓦斯地质条件提高6.7倍,研究成果可推广应用于郑州矿区底板岩巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施。

为了有效提高单一低渗透突出煤层的瓦斯抽采效率,以高压水射流冲击理论为指导,针对平煤股份八矿己组突出煤层特征建立数值模型,模拟分析水力冲孔应力分布规律,通过现场实测分析冲孔有效影响范围,进一步优化设计冲孔参数、指导现场施工。现场应用表明,水力冲孔是一种行之有效的方法,对单一低渗透突出煤层实施水力冲孔卸压增透、提高瓦斯抽采效果具有重要意义。

针对突出煤层采用水力冲孔时影响范围不确定、抽采效果差异大的问题,在中马村矿开展不同冲孔规模条件下多场演化规律及参数优化的项目研究。以岩石力学理论为基础,依据多孔介质渗流理论进行理论分析,运用COMSOL Multiphysics数值模拟分析软件进行数值模拟,创建含瓦斯煤流固耦合方程及定解条件。通过水力冲孔卸压增透理论分析、煤层瓦斯流动模型计算、水力冲孔基础参数分析及抽采效果考察,研究分析该矿区水力冲孔钻孔的卸压范围及抽采有效半径。所形成的水力冲孔影响范围测试方法,为不同地质条件下的水力冲孔技术参

针对淮南矿区谢桥、潘三等矿开展的水力冲孔消突试验,利用数值模拟软件ANSYS对水力冲孔措施前后所形成的孔洞进行了模拟解算;定量分析了冲孔前后孔洞周围煤体应力、应变和位移的变化情况,并结合现场实际对水力冲孔措施的防突机理进行了分析,结果表明:在深部无保护层可采的低透气性突出煤层中采用水力冲孔措施后,冲孔后的瓦斯浓度不仅比冲孔前提高了50%左右,而且抽放浓度和抽放瓦斯纯流量也增加了3倍左右,大幅提高了煤层的瓦斯抽放效率,降低了煤体的弹性潜能和瓦斯潜能等突出潜能,减少了煤层的突出危险性。