CO2相变致裂本煤层增透技术研究

研究液态CO₂相变特征和煤体对气相CO₂和CH₄的吸附规律，在不同煤质、温度和平衡压力条件下，实验得出在无烟煤和焦煤的煤体中CO₂竞相吸附的能力是CH₄的1.8~2.4倍。研究发现，液态CO₂在0.2 s内完成相变过程，体积瞬间膨胀至794倍。通过理论研究建立了采用不耦合致裂条件下的爆破孔初始冲击压力峰值、裂隙圈有效半径和爆破致裂钻孔孔径3个主要爆破参数变量的数学模型。采用液态CO₂瞬间相变出口压力为200MPa的致裂器，进行致裂爆破本煤层增透现场实验研究，研究得出距离致裂爆破孔2m和3m的控制孔在爆破后单孔瓦斯抽采纯量提高至6倍和4倍，单孔瓦斯抽采浓度提高至5倍和4倍，单孔瓦斯抽采浓度保持在35%~55%，而距离致裂爆破孔4m的控制孔在爆破5d后瓦斯抽采效果衰减至爆破前的水平。现场试验得出初始冲击压力峰值200MPa和钻孔孔径0.094m时，本煤层致裂爆破裂隙圈有效半径为3m。