瓦斯抽采水力壓裂增透技術(shù)

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1、瓦斯抽采水力壓裂增透技術(shù)六枝工礦（集團(tuán)）化處煤炭分公司2015年4月11一、礦井煤層瓦斯賦存情況化處煤炭分公司為六枝工礦（集團(tuán)）有限責(zé)任公司下屬公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)化處煤礦），位于大煤山背斜西翼，礦區(qū)總面積11.1698km2，主采7號(hào)煤層。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/a，核定生產(chǎn)能力36萬(wàn)t/a。7號(hào)煤層厚度為0.33～9.80m，一般3～4m，平均傾角22°，瓦斯放散初速度為16、煤層透氣性系數(shù)為0.3262～0.7601m2/（MPa2.d）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.0562～0.8167d-1、堅(jiān)固性系數(shù)為0.11。煤層瓦斯壓力超過(guò)1.3MPa，瓦斯含量超過(guò)15m3/t。7號(hào)煤層煤

2、塵有爆炸危險(xiǎn)，自燃傾向等級(jí)為二類(lèi)自燃，最短發(fā)火期為1個(gè)月。二、瓦斯抽采水力壓裂增透技術(shù)應(yīng)用1、水力壓裂增透技術(shù)實(shí)施背景化處煤礦單一開(kāi)采7號(hào)煤層，不具備保護(hù)層開(kāi)采條件，煤層透氣性差，常規(guī)瓦斯抽采技術(shù)預(yù)抽困難，煤層松軟，鉆孔塌孔、卡鉆、噴孔現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆孔流量不穩(wěn)定、衰減速度快，難以保證抽采效果，瓦斯治理投入大等。為解決上述問(wèn)題，于2010年底分別在2372機(jī)巷、機(jī)巷迎頭和1470底板抽放巷實(shí)施了本煤層和底板穿層水力壓裂增透技術(shù)。2、壓裂鉆孔的布置及參數(shù)⑴2372機(jī)巷施工本煤層上行鉆孔1#、2#、3#，壓裂孔間距依次為25m和30.6m，3個(gè)壓裂孔控制壓裂區(qū)域110米左右如圖2-1，鉆

3、孔參數(shù)如表2-1。2#、3#壓裂孔間施工9個(gè)抽采孔，1#、2#壓裂孔間施工8個(gè)，1#、3#壓裂孔外各施工5個(gè)，抽采孔間距由2米提高到3米。⑵2372機(jī)巷迎頭施工4#、5#壓裂孔如圖2-2，鉆孔參數(shù)如表2-2。⑶在1470中巷19#、20#、21#鉆場(chǎng)施工1個(gè)壓裂孔、1個(gè)卸壓孔，并在鉆場(chǎng)間巷道中部施工高角度孔各1個(gè)，共計(jì)5個(gè)壓裂孔如圖2-3，鉆孔參數(shù)如表2-3。11圖2-12372機(jī)巷本煤層水力壓裂鉆孔布置圖表2-12372機(jī)巷本煤層水力壓裂鉆孔參數(shù)類(lèi)型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m方位角/°傾角/°本煤層1#5589306723本煤層2#6089306723本煤層3#558930

4、6723圖2-22372機(jī)巷迎頭水力壓裂鉆孔布置圖表2-22372機(jī)巷迎頭水力壓裂鉆孔參數(shù)類(lèi)型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m與巷道掘進(jìn)方向/°傾角/°迎頭4#618930-11°50’-5°13’迎頭5#60.589306°39’0°27’11圖2-31470中巷水力壓裂鉆孔布置圖圖2-419#鉆場(chǎng)鉆孔布置剖面示意圖表2-41470中巷水力壓裂鉆孔參數(shù)類(lèi)型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m傾角/°中1#54.48952.47中2#23.48921.449中3#45.58943.57中4#25892371中5#36.58934.573、壓裂范圍的確定⑴每組壓裂孔設(shè)計(jì)3個(gè)，每組壓裂鉆孔間

5、距為30m，1號(hào)孔為壓裂孔，設(shè)計(jì)在1470機(jī)巷掘進(jìn)條巷道中間，2號(hào)為卸壓孔，設(shè)計(jì)在1470機(jī)巷掘進(jìn)巷道上幫輪廓線往上20m位置，3號(hào)孔為卸壓孔，設(shè)計(jì)在147011機(jī)巷掘進(jìn)巷道下幫輪廓線往下20m位置，壓裂孔壓裂半徑為：縱向40m，橫向30m。⑵在每壓裂一組壓裂孔時(shí)，必須先將該組的2號(hào)卸壓孔用高壓堵頭堵嚴(yán)，壓裂管接在1號(hào)壓裂鉆孔上，開(kāi)始實(shí)施壓裂，當(dāng)高壓水壓力達(dá)到要求后，高壓水穿透煤層后從3號(hào)卸壓孔流出后，壓力開(kāi)始下降，證明該壓裂孔已壓透機(jī)巷掘進(jìn)條帶巷道輪廓下幫20m，待壓力完全卸壓后，再將3號(hào)卸壓孔用高壓堵頭堵嚴(yán)，壓裂管接在1號(hào)壓裂鉆孔上，開(kāi)始實(shí)施壓裂，當(dāng)高壓水壓力達(dá)到要求后，高壓

6、水穿透煤層后從2號(hào)卸壓孔流出后，壓力開(kāi)始下降，證明該壓裂孔已壓透機(jī)巷掘進(jìn)條帶巷道輪廓上幫20m，待壓力完全卸壓后，再將2、3號(hào)卸壓孔全堵上，對(duì)1號(hào)孔再次進(jìn)行壓裂，直至該組1號(hào)壓裂孔與另一組壓裂孔的1、2、3號(hào)鉆孔穿透勾通，說(shuō)明壓裂半徑已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，該組壓裂結(jié)束，以此依次順序往下進(jìn)行壓裂。4、增壓區(qū)及卸壓區(qū)判定煤層壓裂增透技術(shù)，主要是通過(guò)高壓水切割煤層，使煤層產(chǎn)生裂隙，由于高壓水的注入，勢(shì)必破壞原有煤層瓦斯應(yīng)力，在注入的過(guò)程中，壓裂區(qū)域自然屬于增壓區(qū)，然而，在劃定的控制范圍內(nèi)當(dāng)達(dá)到一定的水壓，與事先布置的卸壓孔進(jìn)行導(dǎo)通后，不僅有部分壓裂水會(huì)從卸壓孔內(nèi)流出，同時(shí)也會(huì)伴隨高濃度瓦斯溢

7、出，此刻，壓裂控制范圍自然而然從開(kāi)始的增壓區(qū)演變成為卸壓區(qū)。那么，壓裂控制范圍以外的區(qū)域由于受高壓水力的擠壓，會(huì)形成一個(gè)圍繞壓裂控制范圍的高壓區(qū)域，為了防止人為形成的高壓區(qū)域威脅今后的生產(chǎn)安全，最為有效的手段是壓裂結(jié)束后及時(shí)施鉆接抽，通過(guò)抽放，將高壓區(qū)不斷向卸壓區(qū)涌入的瓦斯及時(shí)抽出，同時(shí)也體現(xiàn)出了壓裂增透技術(shù)是將煤層吸附瓦斯變?yōu)橛坞x瓦斯，增加抽放效果的宗旨。5、水力壓裂效果考察⑴瓦斯抽采效果分析①2372機(jī)巷本煤層1#、2#、3#壓裂孔壓裂完成后1月1811日開(kāi)始聯(lián)網(wǎng)抽采，壓裂孔