坚硬顶板孔内磨砂射流轴向切缝及压裂试验研究

作者

夏永学陆闯杨光宇苏士杰庞立宁丁国利苏波
单位

中煤科工开采研究院有限公司天地科技股份有限公司开采设计事业部煤炭科学研究总院开采研究分院中天合创能源有限责任公司葫芦素煤矿
摘要

为了提高坚硬顶板的预裂卸压效果，开发了孔内磨砂射流轴线切顶压裂防冲新技术，即施工完顶板钻孔后，在预设位置操作钻杆匀速前进/后退，同时，采用磨砂射流系统对钻孔孔壁进行定向切割，使孔壁形成一定深度的轴线裂缝，再采用封隔器封孔后压裂，在高压水的作用下，人造裂缝沿着预设方向定向扩展，从而达到精准切顶卸压的目的。现场切缝试验表明，在射流压力为50 MPa，切缝速度为0.1 m/min的条件下，孔内切缝半径可达300～500 mm。通过切缝后压裂试验表明，预制裂缝具有较好的导向作用，裂缝扩展主要沿着预制裂缝深度方向，试验泵压为40 MPa，压裂时间为20 min，裂缝扩展距离可达22 m以上。该技术可提高水力压裂裂缝方向的可控性，使裂缝沿着最佳切顶方向扩展，从而提高卸压效果。
关键词

冲击地压坚硬顶板水射流定向压裂防冲新技术
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804204)；天地科技股份有限公司重点研发资助项目(2018-TD-ZD007)
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