我專家發(fā)現(xiàn)水力致裂可有效改造煤巖體結(jié)構(gòu)

【摘要】6月23日，記者從中國(guó)礦業(yè)大學(xué)獲悉，該校礦業(yè)工程學(xué)院教授黃炳香開辟了新的研究方向：煤巖體水力致裂。他研制了煤炭行業(yè)唯一的大尺寸真三軸水力致裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，攻關(guān)研究形成了煤巖體水力致裂的理論與工藝技術(shù)體系，并已成功應(yīng)用于山西、內(nèi)蒙古、河南、陜西等地?cái)?shù)個(gè)礦區(qū)30多個(gè)工作面；同時(shí)，黃炳香對(duì)煤層氣地面井水力致裂增產(chǎn)，頁(yè)巖氣、可燃冰開采水力致裂技術(shù)難題開展了相關(guān)研究。

    6月23日，記者從中國(guó)礦業(yè)大學(xué)獲悉，該校礦業(yè)工程學(xué)院教授黃炳香開辟了新的研究方向：煤巖體水力致裂。他研制了煤炭行業(yè)唯一的大尺寸真三軸水力致裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，攻關(guān)研究形成了煤巖體水力致裂的理論與工藝技術(shù)體系，并已成功應(yīng)用于山西、內(nèi)蒙古、河南、陜西等地?cái)?shù)個(gè)礦區(qū)30多個(gè)工作面；同時(shí)，黃炳香對(duì)煤層氣地面井水力致裂增產(chǎn)，頁(yè)巖氣、可燃冰開采水力致裂技術(shù)難題開展了相關(guān)研究。

    據(jù)了解，煤礦中的堅(jiān)硬頂板、沖擊地壓、低滲透性煤層瓦斯抽采、煤與瓦斯突出、堅(jiān)硬厚及特厚煤層綜放開采等是制約礦井安全高效生產(chǎn)的技術(shù)難題。解決這些技術(shù)難題涉及一個(gè)共性的核心問題——煤巖體結(jié)構(gòu)改造，在煤巖體中人工增加裂縫，弱化其強(qiáng)度、改善其滲透性等。

    黃炳香說(shuō)，十多年的研究、實(shí)踐表明水力致裂是實(shí)現(xiàn)煤巖體結(jié)構(gòu)改造的有效途徑。水力致裂技術(shù)最早應(yīng)用在石油工程來(lái)提高貧油井的產(chǎn)量，目前被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代石油工業(yè)、地?zé)豳Y源開發(fā)、核廢料儲(chǔ)存等領(lǐng)域，顯示出廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。煤巖體的結(jié)構(gòu)特性決定了煤巖體水力致裂不能照搬石油行業(yè)水力致裂的傳統(tǒng)理論與方法。

    黃炳香以煤巖體水壓裂縫擴(kuò)展規(guī)律和瓦斯驅(qū)趕效應(yīng)為核心科學(xué)問題進(jìn)行研究，水力致裂技術(shù)的工程應(yīng)用包括堅(jiān)硬頂板控制、堅(jiān)硬頂煤弱化、應(yīng)力定向轉(zhuǎn)移、局部集中應(yīng)力解除、沖擊地壓防治、含瓦斯煤層增透、突出煤層消突、地應(yīng)力測(cè)量、煤層氣開采、可燃冰開采等。形成了煤巖體水力致裂的理論與工藝技術(shù)體系，研制了成套的水力致裂裝備，形成了理論—技術(shù)—產(chǎn)品—技術(shù)服務(wù)的發(fā)展模式。

    目前，堅(jiān)硬頂板水力致裂控制取得關(guān)鍵性突破，堅(jiān)硬頂煤水力致裂弱化可取代傳統(tǒng)的爆破弱化，深孔水力致裂驅(qū)趕與淺孔抽采為煤層氣開采、突出煤層特別是單一低透煤層的消突提供了新的理念和技術(shù)途徑。研究成果已在大同煤礦集團(tuán)、神東集團(tuán)、華北油田煤層氣公司等全國(guó)大型集團(tuán)公司的17個(gè)礦井和2個(gè)煤層氣田推廣應(yīng)用，在解決現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)難題中已取得顯著實(shí)效，經(jīng)相關(guān)院士、專家鑒定，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

    大同是我國(guó)典型的堅(jiān)硬頂板礦區(qū)，波蘭專家在大同多年試驗(yàn)堅(jiān)硬頂板水力致裂屢遭失敗。黃炳香采用自行研制的成套的技術(shù)與裝備一次性成功致裂開大同堅(jiān)硬頂板，取得重大突破。此后，在塔山煤礦、同忻煤礦、麻家梁礦成功解決堅(jiān)硬頂板（頂煤）綜采（放）面初采頂板垮落與瓦斯防治、臨空巷道沖擊地壓與底臌控制等技術(shù)難題。

    同時(shí)，該技術(shù)在神華神東公司成功試驗(yàn)解決其綜采面端頭懸頂控制的安全問題；在柳巷煤礦的堅(jiān)硬頂煤水力致裂弱化技術(shù)可取代傳統(tǒng)的爆破弱化，取得良好效果，已在多個(gè)煤礦應(yīng)用；在薛湖煤礦的實(shí)踐，為深孔水力致裂驅(qū)趕與淺孔抽采為煤層氣開采、突出煤層特別是單一低透煤層的消突提供了新的理念和技術(shù)途徑。

    如今，黃炳香正帶領(lǐng)課題組成員繼續(xù)研究水力致裂理論與技術(shù)的不同分支方向：研究水力致裂解決煤炭高效開采和安全的工程難題，承擔(dān)了煤層氣地面井水力致裂增產(chǎn)技術(shù)、煤層壓裂濾失機(jī)理等中石油科技攻關(guān)項(xiàng)目以及頁(yè)巖氣、可燃冰開采方面的基礎(chǔ)研究。