一、问题背景：碎散煤体压裂研究长期面临技术瓶颈 煤矿瓦斯灾害一直是影响我国煤炭安全生产的关键问题之一；水力压裂作为强化瓦斯抽采的重要手段，已完整煤岩层中广泛应用。但在实际矿井中，许多煤层以碎散状态赋存，结构松散、孔隙分布不均，与完整煤岩在力学特性和渗流规律上差异明显。 长期以来，碎散煤体水力压裂缺乏直接观测手段，裂缝网络的形成与扩展难以准确描述，工程设计多依赖经验，缺少系统的理论支撑。此短板在一定程度上限制了碎散煤层瓦斯治理效率的提升。 二、技术突破：双向可视化装置实现裂缝过程直接观测 针对上述难题，安徽理工大学联合淮北矿业股份有限公司及芦岭煤矿研发了一种用于碎散煤体水力压裂的双向可视化试验装置，并于2026年1月向国家知识产权局提交专利申请，公开号为CN121612707A。 据专利摘要披露，该装置由机架、试样腔体、加载装置、压裂装置及加载板等核心部件构成。其核心创新在于试样腔体的双向可视化设计——研究人员可将碎散煤体样品直接成型于试样腔内，在模拟地层应力条件下进行水力压裂试验，并通过可视化窗口实时观察与记录裂缝网络的萌生、扩展与贯通过程。 同时，该装置可系统采集加载应力、注水流量等关键参数，用于分析不同工况对裂缝形态的影响，为压裂参数优化提供量化依据。 三、深层原因：产学研协同推动煤矿安全技术创新 此次专利申请由高校与企业联合完成，说明了产学研协同的创新模式。安徽理工大学在矿业工程与安全技术领域有深厚的研究积累；淮北矿业股份有限公司及芦岭煤矿具备丰富的一线经验与明确的工程需求。双方优势互补，使技术从研发阶段就紧密对接实际应用，具备较强的转化潜力。 从更广的角度看，近年来国家持续加大煤矿安全技术研发的支持力度，推动行业向智能化、精细化转型。鉴于此，高校与煤炭企业加强合作、共同攻关关键问题，已成为行业创新的重要路径。 四、潜在影响：为瓦斯抽采工程提供理论与技术支撑 该装置的研发成功具有多上意义。 在基础研究层面，双向可视化设计首次实现了对碎散煤体内部裂缝网络动态演化的直接观测，有助于深化对碎散煤体压裂机理的认识，完善有关理论体系。 在工程应用层面，系统获取不同参数条件下的裂缝形态数据，可为矿井现场压裂方案设计提供更精准的参考，有望提升碎散煤层瓦斯抽采效率，降低瓦斯积聚风险。 在行业示范层面，该技术路径可为其他松散地层的压裂研究提供借鉴，具备推广价值。 五、前景展望：技术落地仍需多环节合力推进 当然，从专利申请到规模化工程应用，还需经过系统验证、标准制定与现场推广等环节。碎散煤体的赋存条件因矿区地质差异而变化较大，如何确保试验装置所获得的规律在不同地质条件下适用，是后续研究需要重点关注的方向。 业内人士认为，随着煤矿智能化建设推进，将可视化试验手段与数字化监测技术结合，有望深入提升压裂过程的精细化管控水平，为瓦斯治理拓展更大的技术空间。
从“能压裂”到“看得见、控得住、用得好”，技术进步往往来自对关键过程的精准观测。围绕碎散煤体水力压裂开展双向可视化试验探索，既是基础研究的深化，也是对工程难题的回应。如何把实验室的清晰图像转化为现场可执行的工艺规则，将成为检验涉及的创新价值的重要标尺。