煤矿井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术 论文

为了提高煤矿井下单一低渗煤层瓦斯抽采效果，研究者们结合煤储层地质条件和定向钻进技术，提出了井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术。这一技术弥补了普通中、短钻孔水力压裂技术在瓦斯治理方面的不足。具体而言，研究总结了长钻孔整体压裂和围岩梳状孔分段压裂两种水力压裂模式，并对其施工工艺和关键技术进行了深入分析。

以阳泉矿区为例的试验表明，长钻孔整体压裂采用了基于扩张式封隔器原理的快速封孔技术，这项技术能够在10分钟内实现封孔工具组合的快速坐封。而梳状孔分段压裂则使用了裸眼封隔器滑套分段压裂工艺，通过孔口投球的方式依次打开各级投球滑套，顺利完成各个分支钻孔的注水压裂作业。在水力压裂影响范围内，煤体的全水分随着与钻孔距离的增大呈现出先增大、后减小的趋势，而煤层瓦斯含量则表现出与煤体全水分相反的分布特征。

在压裂过程中，巷道的受力变形现象尤为明显，放喷初期水流携带大量煤粉，排粉量甚至达到了6.5吨。研究进一步指出，长钻孔整体压裂和梳状孔分段压裂的最大影响半径分别达到了58米和60米，相比于常规压裂钻孔，增加了2.32倍和3.53倍，平均瓦斯抽采纯量达1.51m³。

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