二氧化碳致裂

为进一步揭示CO2相变致裂煤的裂隙改造机理，开展了CO2相变致裂煤体实验，基于CT扫描和三维裂隙重构，分析了CO2相变致裂前后的煤样内部裂隙结构参数，查明了CO2相变致裂煤的三维裂隙结构演化特征。结果表明，致裂后煤样的裂隙总数量减少，裂隙总体积和裂隙总表面积增加；CO2相变致裂产生了裂隙扩张转化效应，在致裂压力的扩张作用下，小尺度裂隙转化为更大尺度的裂隙；长度小于1 000μm的裂隙数量减少、裂隙体积和表面积明显减小，长度大于1 000μm的裂隙体积和表面积明显增大，且裂隙之间扩张贯通而引起其数量减少；CO2相变致裂大幅度改善了煤体三维裂隙的连通性，有利于气体的运移和产出。此研究为CO2相变致裂效果提供新的分析评价方法，也可为其他非常规天然气储层及其改造的裂隙演化特征研究提供参考和借鉴。

针对坚硬顶板临空巷道强矿压显现问题，以晋能控股煤业集团有限公司马脊梁煤矿为工程背景，运用理论分析、数值模拟方法进行了临空巷道二氧化碳致裂切顶卸压技术应用研究，并成功完成现场工业性试验。结果表明：二氧化碳致裂切顶卸压技术能够降低应力峰值，应力集中远离巷帮，缓解矿压显现现象，切顶高度和切顶角度对巷道围岩控制有显著影响，切顶高度越大卸压效果越好，但当切顶高度达到一定程度后，继续增加切顶高度对应力降低影响不甚明显；切顶角度大时煤柱内的应力显著降低，切顶角度小时更利于优化巷道附近应力环境；马脊梁煤矿5015巷应用二氧化碳致裂技术切顶卸压，顶底板移近量、两帮变形量、支承压力峰值较未切顶时分别降低22.6%、28.7%、21.8%,显著改善了巷道的应力环境，减小了围岩变形量，有助于解决强矿压显现问题。

CO2致裂技术是一种操作简便、使用环保的煤层增透技术，具有安全、高效以及可以重复使用的优点。为了探究CO2致裂技术在贵州高瓦斯低渗透煤矿的应用效果，选取了贵州两处高瓦斯、低渗透煤矿进行现场实验并观测实验结果。通过检测CO2致裂前后煤层瓦斯宏观参数变化，并进行对比分析，结果表明：CO2致裂技术对煤层增透效果明显，相较于未作用煤层，透气性系数提高了3倍，结合瓦斯自然流量衰减系数，原煤层由较难抽采变为可抽采；瓦斯抽采体积分数、瓦斯抽采纯量均有明显提升，并且致裂后瓦斯抽采纯量在30 d范围内有先增加再降低的趋势，应该是致裂后CO2驱替瓦斯导致；致裂后残余瓦斯含量低于5.5 m3/t,小于原始煤层瓦斯含量，并低于《防治煤与瓦斯突出规定》规定的残余吨煤瓦斯含量临界值8 m3/t。表明CO2致裂技术在增透低渗煤层上具有良好的运用效果。