8月中旬，由重庆市能源投资集团科技有限责任公司(以下简称重庆能投科技公司)承担的“水力压裂技术深化研究”项目，通过了由重庆煤监局、市煤管局组织的鉴定。重庆煤监局、市煤管局总工程师唐其武认为，水力压裂技术是当前解决低透气性煤层瓦斯抽采的一项关键技术，重庆能投科技公司对水力压裂规律摸索有了新的进展，理论有了新突破，配套技术有了新跨越，项目成果达到了国内领先水平。

　　什么是煤矿水力压裂技术？它对煤矿安全生产具有什么样的重要意义？在研究过程中重庆能投科技公司取得了哪些技术性突破？记者采访了重庆煤监局、市煤管局总工程师唐其武和重庆能投科技公司总经理沈大富及有关科研人员。

　　唐其武介绍说，煤矿水力压裂技术就是在煤层、岩层中钻孔，向孔内压入高压力水，进而压裂煤层和岩层，增加煤层和岩层的透气性，以便于抽采更多的瓦斯，释放煤层瓦斯压力，降低煤层瓦斯含量，从根本上解决煤矿瓦斯突出等带来的灾害。该项技术首次于1947年在美国堪萨斯州试验成功，现已广泛应用于低渗透煤、油气储层的改造中。在国内油、气、煤矿开采中也多有研究和应用。

　　“该技术在重庆的成功研究和应用，对重庆乃至全国煤矿瓦斯灾害防治中具有重大的意义和价值。”唐其武介绍说，我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家。据统计，自1950年辽源矿务局首次发生煤与瓦斯突出以来，迄今为止全国有300个以上的煤矿发生了煤与瓦斯突出数万次，死亡人数逾千人。重庆现有煤矿670个矿井，其中煤与瓦斯突出和高瓦斯矿井占28%，历史上也曾多次发生瓦斯突出事故，2009年松藻煤电公司同华煤矿“5.30”特别重大煤与瓦斯突出事故就是一个惨痛的教训。

　　瓦斯突出是一个棘手的世界难题，就象没有哪位科学家能够十分准确地预测地震一样，也没有哪位科学家能够十分准确地预测瓦斯突出。过去，解决瓦斯突出的有效方法就是钻孔预抽，但是我国煤层80%以上是低透气性煤层，尤其是西南地区煤层透气性极差，透气性系数低于0.01mD，比美国煤层透气性低1-2个数量级。在施工瓦斯抽放孔时易发生塌孔、喷孔、卡钻等问题，使瓦斯抽采孔很难成型，达不到抽采的设计要求。

　　2009年，重庆煤监局、市煤管局率重庆能投集团有关负责人对河南煤层气开发公司的水压裂技术进行了考察，认为该项技术是解决重庆煤矿瓦斯抽采难题的关键技术。局设立了《低透气煤层定向水力压裂增透技术研究》项目，并作为市级煤矿安全科技重点项目，先后安排了150万元的项目引导资金。

　　重庆能投科技公司承接项目后，2010年先后在逢春煤矿、渝阳煤矿、鱼田堡煤矿的6个试验点进行了试验。在取得初步成果后，在打通一矿、三汇三矿、中梁山南矿等能投集团11对突出矿井进行了推广应用。试验和应用的数据表明：通过用矿用乳化泵、矿用注水泵和煤层压裂泵对煤层进行压裂，对煤层瓦斯的扰动范围可达50-80m，煤层透气性系数可提高2个数量级，瓦斯解吸量可增加80%，增强煤层透气性和促使瓦斯解吸效果十分显著；通过合适的高负压抽采系统的配合，平均单孔瓦斯抽采量提高了50%～80%，石门揭煤时间缩短三分之一，采煤工作面的准备时间缩短了3～4个月，生产效率为原来的2～3倍。低透气性煤层定向水力压裂增透技术应用后，单孔瓦斯抽放量较压裂前提高8～12倍，影响煤体的范围达到10m～80m。该项目的实施，极大地提高了煤矿瓦斯抽放效率，增强了煤与瓦斯突出矿井及高瓦斯矿井的安全保障基础。

　　“这项技术应用的经济效益也颇为可观。”唐其武介绍说，“除了缩短揭石门和采煤工作面的准备时间带来的经济效益外，大量抽取的瓦斯也是宝贵的清洁能源。”根据能源集团的测算，仅在试验的11对矿井中就抽取了2亿立方米的瓦斯，用于瓦斯发电等综合利用，相当于节约了2.4万吨标准煤。如果仅在重庆能源集团全部推广应用，每年就可新增净利润3000万元。

　　重庆煤监局总工程师唐其武认为，目前该项目每套系统成本在700万元左右，随着大规模的推广应用，单套成本可降到400万元左右，在全市全面推广应用是完全可行的。

　　对于水力压裂项目在重庆煤矿的应用研究，重庆能投集团科技术公司总经理、教授级高工沈大富介绍说：我们主要是解决了在保证大流量、高压力的前提下，缩小压裂设备体积，提高安保系数，以使设备能够应用于南方矿井狭窄的巷道和高防爆的环境中。同时，还深化了高压水射流穿层割缝定向压裂增透机理及效果研究；低透气性煤层定向水力压裂增透的技术工艺研究；定向水力压裂相关技术研究。掌握了穿层割缝定向压裂増透机理、穿层割缝定向压裂有效半径、穿层割缝定向压裂后合理的瓦斯抽采参数，以及急倾斜、缓倾斜煤层水力压裂工艺；高压水力压裂封孔技术；水力压裂打孔气水渣分离技术；水力割缝效果检验方法。其中“煤矿井下超高压压裂孔的钻孔封孔方法及封孔装置”正在申请技术专利。这些工艺技术及机理、参数取得，是公司和合作单位科技术人员在煤矿井下千百次的测试、实验、收集、整理取得的，形成了重庆市地方水力压裂技术标准和主要设备及机具配置标准。

　　在采访过程，记者提出疑问：该技术用水量大，在矿井大面积应用，是否会对地下水资源和环境造成污染破坏？沈大富介绍说，该技术用水确实多，一次使用水量大约在150吨左右，影响半径在80米左右，但作用范围都是在本煤层之中，不会触及到地下含水层，尤其是不像油气压裂技术那样必须在水中掺和化学物质，因此不会对水资源造成影响。注入煤层的压力水，会在开采的过程中随矿井排水系统排出，经过处理还可回收再用。同时，注入煤层的压力水，湿润了煤层，在开采过程中还起到了防尘、防爆作用，有消突、排气、防尘“一技三效”的效果。

　　该技术不仅应用于煤矿，在隧道施工建设上也有应用。今年渝黔高铁凉风垭隧道施工遭遇220米突出煤系地层，瓦斯成为拦路虎。若按传统揭煤方法和工艺施工，将耗时2年左右。为化解这个难题，施工单位寻求到重庆能源科技公司。沈大富自豪地告诉记者“我们采用水力压裂增透技术施工后，可以将缩短工期一半。这是该技术的又一项社会价值，也为公司带来了可观的经济价值。”

　　对下一步工作，沈大富说：“我们将继续进行突破性研究，力争使该项技术上升为国家行业技术标准。”