为了解决淮南矿区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯抽采效率低下的问题，提出了煤层顶板水平井分段分簇压裂瓦斯治理模式。运用数值模拟的方法和物理相似模拟的方法研究了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程；运用产能模拟的方法研究了分段分簇压裂的产气效果，对分簇压裂和不分簇压裂进行了剩余瓦斯含量对比分析。裂缝扩展数值模拟结果表明：煤层顶板水平井内的裂缝能够扩展至煤层，将煤层全部压开，且由于煤层的塑性大于顶板砂质泥岩，煤层形成比顶板更为宽泛的压裂缝。裂缝扩展物理相似模拟结果表明：在考虑了泥岩伪顶发育的条件下，水平钻孔布置在碎软煤层顶板的砂岩内，在合理的垂直距离和大排量压裂液施工的环境下，若煤层发育有较薄的泥岩伪顶，裂缝能沿着射孔孔眼穿过直接顶-伪顶界面(粉砂岩-泥岩界面)和伪顶-煤层界面(泥岩-煤层界面)，扩展至下伏煤层内，裂缝延伸形成一条弯曲不规则的阶梯型裂缝，能实现对碎软煤层的压裂改造目标。但是，当煤层发育有较厚的泥岩伪顶时，泥岩对水力压裂产生了阻挡作用，导致裂缝难以压开下伏煤层。产能模拟结果表明：在相同的地层环境和施工条件下，经过3a的抽采，单段不分簇压裂能够产生更大的瓦斯抽采影响范围，但不能均匀降低掘进巷道的瓦斯含量，压裂段之间出现了瓦斯抽采空白带，分簇压裂产生的瓦斯抽采影响范围小，却能够更均匀的降低掘进巷道的瓦斯含量。经过在淮南地区潘谢煤矿的工程验证，在10 m3/min的施工排量下，裂缝长度最长可以达到193.8 m，最大缝高27.0 m，单井日产气量最高达到1 490 m3/d，2年的瓦斯抽采量达到31×104 m3，说明煤层顶板水平井分段分簇压裂技术是淮南地区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯高效抽采的有效模式。

引 言
1地质背景及煤层顶板水平井分段分簇压裂瓦斯抽采方法
1.1地质背景
1.2 煤层顶板水平井分段分簇压裂瓦斯治理方法
2裂缝穿层特征研究
2.1裂缝穿层特征数值模拟
2.1.1模型参数设置
2.1.2数值模拟结果分析
2.2裂缝穿层特性物理相似模拟
2.2.1物理相似模型的制作
2.2.2物理模拟实验条件及参数
2.2.3 物理相似模拟实验过程
2.2.4相似模型的结果
3 煤层顶板分段分簇压裂研究
3.1裂缝形态特性数值模拟
3.2瓦斯抽采效果产能模拟
4 工程验证
5 结 论

王博,侯恩科,马良等.顶板水平井分段分簇压裂治理掘进巷道瓦斯模式研究[J/OL].煤炭科学技术:1-12[2023-09-22].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20230921.0921.001.html