水力壓裂增透防突措施應(yīng)用.pdf

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1、2012年第1期能源技術(shù)與管理37doi：10．3969Q．issn．1672—9943．2012．O1．014水力壓裂增透防突措施應(yīng)用鄭吉玉，田坤云z，張紅衛(wèi)(1．河南理工大學(xué)，河南焦作454000；2．河南工程學(xué)院，河南鄭州451l91；3．平煤股份十礦，河南平頂山467013)[摘要]水力壓裂措施可以有效提高煤層透氣性，增加低透氣性煤層鉆孔瓦斯抽放量。同時(shí)該措施能改變煤的物理力學(xué)性質(zhì)，增加煤體塑性，在起到防突作用的同時(shí)也能有效防治沖擊地壓。在平煤十礦24080機(jī)巷進(jìn)行了2次水力壓裂試驗(yàn)，并分別對(duì)水力壓裂前、后瓦斯抽放量隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析。煤體經(jīng)過水力壓裂后，支撐應(yīng)力

2、峰值降低，峰值點(diǎn)位置向煤體深部轉(zhuǎn)移，提高了煤層的透氣性，提高了瓦斯抽放濃度，增大瓦斯抽放量，降低了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。[關(guān)鍵詞]水力壓裂；透氣性；防突效果[中圖分類號(hào)]TD713+．3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672_9943(2O12)01【)37一O3根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》，突出煤層工0引言作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含水力壓裂技術(shù)來源于低滲透油、氣田的開發(fā)，量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟汉笥擅旱V工作者引用此技術(shù)用于低透氣性煤層增力降到煤層始突深度的煤層瓦斯壓力以下。因此透。不同煤層的原始透氣性系數(shù)差別較大，對(duì)于難低透氣性高瓦斯煤層必須

3、采取增透措施提高煤層以抽放的煤層，如果不采取措施增加它的透氣性透氣性，加大抽采量。系數(shù)是很難達(dá)到理想的抽放效果。水力壓裂措施2壓裂原理可以提高煤層的透氣性，提高了瓦斯抽放濃度，增大了瓦斯抽放量。在低透氣性煤層采取水力壓裂水力壓裂是將大量含砂的高壓液體注入煤措施，降低了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。層，迫使煤層破裂，產(chǎn)生裂隙后，砂子作為支撐劑停留在縫隙內(nèi)，阻止煤孑L的重新閉合，從而提高煤1己s-24080工作面概況的透氣性系數(shù)。注入的液體排出后，就可進(jìn)行瓦斯平煤股份十礦目前開采丁、戊、己三組煤，其抽放工作。水力壓裂可以改變煤巖體本身的結(jié)構(gòu)中戊、己兩組煤層透氣性差，透氣性系數(shù)只有及煤的物

4、理力學(xué)性質(zhì)，以減弱其積蓄能量，并減緩0．0013~0．0019MD(毫達(dá)西)，介于勉強(qiáng)和難以抽放其動(dòng)力失穩(wěn)時(shí)的能量釋放速率，從而起到防治煤煤層之間。十礦為煤與瓦斯突出礦井，2009年瓦與瓦斯突出和沖擊地壓的作用。水力壓裂使支撐斯等級(jí)鑒定礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為110．14m3／min；力峰值降低，峰值點(diǎn)向煤壁深部運(yùn)移，并能使煤得相對(duì)涌出量為22．88m3／t，是河南省礦井絕對(duì)瓦斯到濕潤(rùn)，達(dá)到防突和防塵的效果?。涌出量最大的礦井。3水力壓裂裝備及工藝試驗(yàn)地點(diǎn)為平煤十礦己四采區(qū)己24080采面機(jī)巷。己『24080采面位于十礦己四采區(qū)西3．1裝備翼第三階段，該采區(qū)東靠己四軌道，西至2

5、6勘探壓裂泵型號(hào)BRW400／31．5型煤礦用乳化液線，南鄰己『24060采面，北部為未開采區(qū)。地面泵，額定壓力31．5MPa、額定流量400L／min。水箱標(biāo)高+150～+280m，工作面標(biāo)高?580660m。容積3m。壓力表型號(hào)YHY60(B)礦用本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度1804m，傾斜長(zhǎng)平均188m，煤層厚數(shù)字壓力計(jì)，手持采集器型號(hào)FCH32／0．2礦用本度1．6-2I3m之間，一般在2m左右，可采儲(chǔ)量質(zhì)安全型。高壓管路選用25mm和38mm高84萬t。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層傾角在采區(qū)東部較壓膠管。無縫鋼管外徑38mm，內(nèi)徑27mm，壁厚緩，一般在l0。左右，中上部?jī)A角較大

6、，在25。3O。5．5mm，每節(jié)長(zhǎng)3m。封孔器里段鋼管管壁開孔，之間，西部一般在2O。左右，該煤層為突出煤層?？酌?0孑L／m，鋼管底部封堵。封孑L器為專用膠囊38鄭吉玉，等水力壓裂增透防突措施應(yīng)用2012年第1期封孔器，抗壓強(qiáng)度不低于35MPa，外徑55mm，長(zhǎng)考察20d內(nèi)的瓦斯抽放情況，鉆孔安設(shè)孑L板度5～20m，加壓擴(kuò)張系數(shù)40％。鉆機(jī)采用流量計(jì)，每天派專人定期檢查負(fù)壓、流量、濃度。CMS1—1200／30J型煤礦用液壓深孔鉆車，鉆桿為壓裂前后鉆孑L平均抽放量如表1所示，平均螺旋型100mm，鉆頭120mm，用于壓裂前后抽放量隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。抽放鉆孔施工；鉆

7、機(jī)為ZL一1200型煤礦鉆機(jī)，鉆表1壓裂前、后11d平均抽放量桿50mm，鉆頭66mm，用于壓裂鉆孑L的施抽放時(shí)間／d抽放量／(m·min)：。注漿泵型號(hào)2ZBQ一11．5／3，額定壓力3MPa、額壓裂前壓裂后定流量11．5L／rain。3．2工藝流程供水管一水箱一連接管一注水泵一高壓水管一專用封孔器一鉆孔一煤體4試驗(yàn)過程2008年l0月26日和11月10日兩次在己24080機(jī)巷本煤層進(jìn)行了水力壓裂試驗(yàn)。在己一24080機(jī)巷采用同臺(tái)鉆機(jī)，同孔深、同孔徑的條件下，分別對(duì)水力壓裂前、后瓦斯抽放量隨時(shí)間的變化進(jìn)行考察。在