基于水力壓裂與瓦斯抽采結(jié)合的瓦斯綜合防治技術(shù)研究

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1、基于水力壓裂與瓦斯抽采結(jié)合的瓦斯綜合防治技術(shù)研究【摘　　要】本文在分析目前煤礦瓦斯治理存在問題的基礎(chǔ)上，提出了利用井下水力壓裂技術(shù)和地面采動井抽采與常規(guī)的井下瓦斯抽采技術(shù)相結(jié)合的綜合瓦斯治理措施，分別闡述了煤礦井下水力壓裂和地面采動井的原理和應(yīng)用情況，實(shí)踐表明：煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術(shù)可有效提高瓦斯抽采率，降低煤與瓦斯突出危險性，改善井下作業(yè)環(huán)境；地面采動井可“一井三用”，對抽放采動區(qū)域瓦斯效果較好?！　　娟P(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯；水力壓裂；采動井　　引言　　我國是世界第一大產(chǎn)煤國，煤炭在我國一次能源消費(fèi)中約占70%左右，因而煤炭行業(yè)是關(guān)系我國國家經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。然而，煤炭行

2、業(yè)又是我國安全生產(chǎn)形勢最為嚴(yán)峻的行業(yè)之一，預(yù)防和控制煤礦重特大事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)形勢的根本好轉(zhuǎn)已成為國家和政府層面上急需解決的重大問題，也是我國安全生產(chǎn)工作的核心任務(wù)。在所有煤礦災(zāi)害事故中，尤以瓦斯事故為重，其中主要以煤與瓦斯突出以及由瓦斯超限而造成的瓦斯爆炸為最主要的表現(xiàn)形式?！　?、瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)評析　　1．1瓦斯治理存在的問題及解決思路　　我國煤儲層構(gòu)造復(fù)雜，且煤層多強(qiáng)烈變形[2]，多數(shù)煤田煤體構(gòu)造破碎嚴(yán)重，Ⅲ、Ⅳ類煤所占比例較重，煤質(zhì)松軟、堅固性系數(shù)偏小，煤層透氣性低，滲透率一般在（0．001～0．1）×10－3μm范圍內(nèi)，瓦斯抽采效果不佳，造成瓦斯治理困難。而且隨

3、著采掘活動向縱深延伸，煤層瓦斯賦存以“三高一低”（高應(yīng)力、高瓦斯壓力、高瓦斯含量及低滲透性）為主要特征，常規(guī)的瓦斯抽采技術(shù)難以發(fā)揮作用，抽采率低下，抽采效果不明顯，瓦斯事故仍時有發(fā)生，因此，采用強(qiáng)制增透的瓦斯治理和井上下聯(lián)合抽采的綜合治理措施勢在必行?！　?．2井下水力壓裂技術(shù)　　煤礦水力壓裂技術(shù)分地面和井下2種，因地面水力壓裂因不夠靈活方便、成本高、壓裂效果不明顯而沒有推廣開來。目前井下水力壓裂應(yīng)用效果較好，主要以河南省煤層氣開發(fā)利用有限公司自主研發(fā)的“煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術(shù)”為主流，該技術(shù)可在井下充分利用現(xiàn)有的開拓工程，針對不同煤層瓦斯地質(zhì)條件編制不同的壓裂方案，實(shí)施不同

4、的壓裂工藝，真正做到“一面一策”、“一孔一策”。該技術(shù)不同于煤層注水，在壓裂液中添加有一定濃度的表面活性劑，不僅可更好地濕潤煤體，而且可改變煤體的力學(xué)特性，更多地采排瓦斯?！　?．3地面采動井　　地面采動井一般均可做到采前預(yù)抽、采動抽采和采空區(qū)抽采，“一井三用”；采前預(yù)抽主要用于采區(qū)回采前進(jìn)行煤層氣開發(fā)；采動抽采主要是利用回采工作面對煤巖體擾動提高其透氣性的特點(diǎn)增強(qiáng)瓦斯抽采率、緩解通風(fēng)壓力；采空區(qū)抽采主要是解決回采工作面推過后采空區(qū)瓦斯，以降低采空區(qū)瓦斯向回采工作面涌出的量，解決回采工作面瓦斯超限的難題。該方法是提前將預(yù)采高瓦斯煤層中的瓦斯進(jìn)行釋放并加以利用，降低煤層中的瓦斯含量，從根

5、本上解決煤礦瓦斯事故。　　2、應(yīng)用效果考察　　2．1水力壓裂效果　　2008年10月，在中平能化集團(tuán)十礦24110工作面機(jī)巷、風(fēng)巷、對應(yīng)的底抽巷實(shí)施了井下定向壓裂增透消突技術(shù)。壓裂后考察發(fā)現(xiàn)：　?。?）煤層滲透率由原來的0．06m2/（MPa2·d）升至48m2/（MPa2·d），提高了800多倍，鉆孔平均瓦斯抽采濃度超過45%，單孔純瓦斯流量平均0．1～0．37m3/min，最大單孔瓦斯?jié)舛?0%，流量0.8m3/min，部分單孔瓦斯抽采總量到2．5萬m3以上，截至2008年12月，24110工作面剩余難采區(qū)段共抽采瓦斯254．06×104m3，整個工作面剩余瓦斯儲量559．3×10

6、4m3，約占45．42%。　?。?）在難抽采的230m范圍內(nèi)測定的全部煤層殘存瓦斯含量降到了8m3/t以下，瓦斯壓力都降到了0．74MPa以下，消除了工作面前方煤體突出危險性。　　2．2地面采動井效果　　2005年12月，在淮南礦業(yè)集團(tuán)張集煤礦北區(qū)11418（3/min，抽放濃度達(dá)50%～96%，瓦斯抽放純量為10～32．9m3/min，8d的考察期內(nèi)共抽出瓦斯176366m3，抽采效果顯著。　　3、結(jié)語【摘　　要】本文在分析目前煤礦瓦斯治理存在問題的基礎(chǔ)上，提出了利用井下水力壓裂技術(shù)和地面采動井抽采與常規(guī)的井下瓦斯抽采技術(shù)相結(jié)合的綜合瓦斯治理措施，分別闡述了煤礦井下水力壓裂和地面采動

7、井的原理和應(yīng)用情況，實(shí)踐表明：煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術(shù)可有效提高瓦斯抽采率，降低煤與瓦斯突出危險性，改善井下作業(yè)環(huán)境；地面采動井可“一井三用”，對抽放采動區(qū)域瓦斯效果較好。　　【關(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯；水力壓裂；采動井　　引言　　我國是世界第一大產(chǎn)煤國，煤炭在我國一次能源消費(fèi)中約占70%左右，因而煤炭行業(yè)是關(guān)系我國國家經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。然而，煤炭行業(yè)又是我國安全生產(chǎn)形勢最為嚴(yán)峻的行業(yè)之一，預(yù)防和控制煤礦重特大事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦安全生