针对目前水力压裂、水力割缝、开采解放层、深孔爆破预裂、等离子脉冲等提高煤层渗透性的技术所存在的储层污染、占据煤层气流通通道、易发生安全事故、压裂施工复杂以及成本高等弊端，首先以民用航天固体推进剂配方为基底，研发了一种煤矿用固体推进剂，并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试，然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验，并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测，最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏形态，以期为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供参考。
李军军1, 2, 余梦飞3, 李国富1, 2, 王争1, 2, 龚健3, 高军科4
1.煤与煤层气共采国家重点实验室
2.易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司
3.河南理工大学 土木工程学院
4.湖北航天化学技术研究所
高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效生产，必须对煤储层进行致裂增透。航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层，可以达到致裂增透煤储层的目的。为研究航天固体推进剂致裂煤体特性，首先以民用航天固体推进剂配方为基底，研发了一种用于煤储层致裂增透的固体推进剂，并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试，然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验，并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测，最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏特征。结果表明：航天固体推进剂性能良好，具备防水、耐压和不产生CO等优点，能够适应煤矿井下的环境。试验过程中孔壁压力时程曲线呈现急速升压阶段、缓慢升压阶段和非线性降压阶段，孔壁压力上升时间约为18 ms；孔内压力峰值较低且分布不均匀，孔中压力峰值为118.1 MPa，孔底压力峰值为85.3 MPa。航天固体推进剂致裂过程中，模拟煤样内产生的应力波由压缩相和拉伸相组成，应力波强度较低、持续时间长并且随距离的增大衰减缓慢。航天固体推进剂致裂煤储层以高能气体的准静态作用为主，应力波能量的利用率较高。研究结果为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供了参考。
高级工程师
李军军，男，1984年生，河北唐山人，硕士，高级工程师，现任煤与煤层气共采国家重点实验室理论与方法研究中心副主任，主要从事煤层气开发地质与工程、煤与煤层气共采理论与方法等方面的研究工作。作为主要技术负责人或技术骨干，先后参与十二五国家科技重大专项1项、十三五国家科技重大专项1项、山西省煤基重点科技攻关项目2项、山西省煤层气联合研究基金项目2项、山西省科技重大专项1项、山西省能源革命项目1项；发表学术论文十余篇，参与编写专著2部；申报发明及实用新型专利20余项，其中已授权发明专利1项，实用新型专利6项，授权软件著作权1项；参与编写山西省地方标准2项，企业标准6项；获省部级科技进步奖二等奖1项；入选晋城市能源行业标准化技术委员会专家库。
煤层气开发地质与工程、煤与煤层气共采
研发或改进了地面回注水装置及试用技术、气举排水采气设备、等离子脉冲技术、氮气震动压裂解堵工艺技术、倒吸井套管补贴技术、航天固体推进剂多脉冲造缝技术等，有效解决了煤层气开发过程中储层物性差、易出煤粉、易吐砂、易卡泵等排采不连续引起的产气通道堵塞，影响产能下降的问题，在工程示范中取得了良好的效果。依托“十三五”国家科技重大专项，深入开展了寺河矿区采空区覆岩形态特征、下伏煤岩层卸压增透机理、过采空区煤层气井钻完井以及压裂排采技术的研究，形成了过采空区抽采下组煤煤层气成套技术体系，为采空区下组煤与煤层气协调开发提供技术依据，已累计完成200余口煤层气井的示范推广，累计产量6.37亿方，创造产值10.83亿元，相当于减排二氧化碳955.5万吨，为寺河矿区下组煤煤层气的超前预抽创造了有利条件，为山西省乃至全国穿越煤炭采空区抽采下组煤煤层气提供了理论依据和示范样板。
李军军，余梦飞，李国富，等. 航天固体推进剂对煤储层致裂增透试验研究[J]. 煤炭科学技术，2023，51（9）：121−128.
LI Junjun，YU Mengfei，LI Guofu，et al. Experimental study of aerospace solid propellant fracturing in simulated coal sample[J]. Coal Science and Technology，2023，51（9）：121−128.
END 责任编辑：常 琛
设计排版：冯春晖
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