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      水力致裂是實現煤巖體結構改造的有效途徑

      發布時間:2014/6/10

      ——訪中國礦業大學礦業工程學院教授黃炳香

      他在中國礦業大學開辟了新的研究方向—煤巖體水力致裂,研制了煤炭行業唯一的大尺寸真三軸水力致裂實驗系統;他多年攻關研究形成了煤巖體水力致裂的理論與工藝技術體系,并已成功應用于山西、內蒙古、河南等省(自治區)的數個礦區30多個工作面;他還對煤層氣地面井水力致裂增產,頁巖氣、可燃冰開采技術難題開展了相關研究,他就是中國礦業大學教授黃炳香。

      煤巖體結構改造是解決煤礦許多技術難題的共性核心科技問題,而水力致裂是實現煤巖體結構改造的有效途徑。黃炳香堅信理論須與實踐結合、科研須為生產服務。經過多年努力,克服重重困難,如今已形成了“理論—技術—產品—技術服務”的發展模式。

      理論研究從基礎實驗做起,步步扎實

      黃炳香自行研制的大尺寸真三軸水力致裂實驗系統具備水力致裂、瓦斯驅趕和水力割縫(70MPa)的一體化功能。此前他進行了大量基礎實驗,系統地研究了煤巖體水力致裂的機理與裂縫擴展規律,揭示了采動煤巖體水力致裂弱化的時空關系,提出了較為系統的煤巖體水力致裂控制方法;提出并研究了煤層水力致裂(注水)的瓦斯驅趕理論、深孔水力致裂驅趕瓦斯淺孔抽采的增透與消突方法、基于水力致裂驅趕的煤層強度弱化、增透、消突、減塵等的一體化方法。

      黃炳香主持的多項國家自然科學基金項目、教育部新世紀優秀人才、江蘇省優勢學科建設等項目受到同行的認可和好評。他發表論文50余篇(SCI、EI檢索29篇),出版《煤巖體水力致裂理論及其應用》等專著兩部,獲發明專利5項、實用新型專利10項,申請發明專利6項。1978年12月出生的他,雖很年輕,但榮譽頗多:孫越崎青年科技獎、教育部新世紀優秀人才、江蘇省“333人才培養工程”中青年科學技術帶頭人、江蘇省“青藍工程”優秀青年骨干教師等。

      技術與裝備服務生產現場,真刀真槍

      基于基礎理論與工藝技術體系,黃炳香研制的成套煤礦井下高壓(70MPa)水力致裂裝備,工序簡單、操作方便,在煤礦現場應用成功,為煤層堅硬頂板控制、堅硬頂煤弱化、低透煤層瓦斯抽采、增透消突等提供了一條新的技術途徑,尤其適用于不適宜爆破的高瓦斯礦井,有著廣闊的應用前景,同時為深部煤炭資源開采奠定了理論與技術基礎。大同是我國典型的堅硬頂板礦區,波蘭專家在大同多年試驗堅硬頂板水力致裂均以失敗告終。之后,黃炳香采用自己成套的技術與裝備一次性成功致裂開大同堅硬頂板,取得關鍵性突破。

      此后黃炳香在塔山煤礦、同忻煤礦、麻家梁礦成功解決堅硬頂板綜采(放)面初采頂板垮落與瓦斯防治、臨空巷道沖擊地壓與底臌控制等技術難題;在神華神東公司采用水力致裂技術成功解決其綜采面端頭懸頂控制的安全問題,技術效果得到現場的充分肯定(經有關院士和專家鑒定,達到國際領先水平);在柳巷煤礦的堅硬頂煤水力致裂弱化技術可取代傳統的爆破弱化,取得了很好的效果,已在多個煤礦推廣應用(經有關院士和專家鑒定,達到國際領先水平);在薛湖煤礦等的實踐,為深孔水力致裂驅趕與淺孔抽采為煤層氣開采、突出煤層特別是單一低透煤層的消突提供了新的理念和技術途徑。

      如今,黃炳香正帶領課題組繼續研究水力致裂理論與技術的不同分支方向:研究水力致裂解決煤炭高效開采和安全的工程難題,目前主持多項國家自然科學基金、省部級科研項目,還主持中石油煤層氣地面井水力致裂壓裂液濾失機理、裂縫擴展診斷等科技攻關項目以及頁巖氣、可燃冰開采方面的基礎研究。作為一名國家級重點學科的年輕教授,他表示將以更加飽滿的熱情、嚴謹的治學態度為祖國能源事業奉獻自己的力量。

      來源:科學時報

       

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