深部低渗煤层注水增效技术与材料研究现状及挑战

摘要

煤层注水在矿井粉尘源头治理、瓦斯防治及冲击地压防控中具有重要作用，但深部煤层存在高应力、低渗透等特点，导致注水效率和防灾效果不佳，注水增效技术与材料的重要性进一步凸显。本研究收集了近年来煤层注水增效技术与材料方面的主要研究成果，从煤体水力造缝增渗技术、注水减阻技术以及润湿强化材料等方面，系统梳理了煤层注水增效方面的研究进展。在煤体水力造缝增渗技术方面，通过定向水力压裂、高压水射流割缝以及水力冲孔等技术对煤层裂缝进行扩展控制，结合数值模拟与现场监测优化缝网形态，构建多尺度裂缝网络以增强煤层的渗透性，扩大注水润湿范围；注水减阻技术方面，通过聚合物减阻材料、表面活性剂减阻材料及复合减阻材料，减小液体与孔壁之间的阻力，扩大煤层润湿的范围，降低注水压力；在润湿强化材料研发方面，基于煤体表面润湿性差异，研发了表面活性剂及复配体系等新型材料，通过降低液体表面张力，增加煤层的渗润效果。然而，现有注水技术仍存在工艺参数不明确、设备集成化与智能化水平低、施工作业对空间环境要求高、材料的经济性与环保性不足等问题，均需在今后的研究中进一步完善。本研究可为未来低渗煤层注水增效技术及材料的开发与应用提供参考。

关键词

低渗煤层 / 注水增渗 / 裂缝网改造 / 减阻技术 / 润湿强化材料