水力壓裂沖孔在松軟低透氣性高瓦斯煤層抽采中的應(yīng)用.pdf

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1、煤礦現(xiàn)代化2016-r第1期總第130期水力壓裂沖孔在松軟低透氣性高瓦斯煤層抽采中的應(yīng)用王彪。王聯(lián)z，卓澤強(qiáng)，沈洪，尹建榮(1．重慶市能源投資集團(tuán)有限公司，重慶401121；2．重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司，重慶400061；3．重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司重慶北碚400704；4．重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司三匯三礦重慶合川401535)摘要為解決三匯三礦松軟低透氣性高瓦斯煤層(K。)抽采鉆孔垮孔嚴(yán)重，瓦斯預(yù)抽困難，抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間長(zhǎng)的問題，采取水力壓裂沖孔技術(shù)對(duì)該礦一60ran石門揭穿K煤層時(shí)進(jìn)行了處理，結(jié)果表明：在相同的地質(zhì)條件下，和未采取措施的一60mN石門揭穿K煤層

2、相比，減少石門揭煤抽采鉆孔79個(gè)，抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間減少105天。關(guān)鍵詞水力壓裂沖孔；松軟低透氣性高瓦斯煤層；抽采中圖分類號(hào)：TD712文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009—0797(2016)01—0114—03三匯三礦為煤與瓦斯突出礦井，礦井核定生產(chǎn)的動(dòng)壓作用，水射流脈沖符合引起的疲勞破壞作用和能力為45萬t／a，開拓方式為平硐、明暗斜井綜合開水楔作用等。在高壓水射流沖擊下，煤體發(fā)生破壞雖拓方式，采用對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)。礦井現(xiàn)抽采能力為然是由以上作用引起的，但是針對(duì)不同的切割條件下145m3／min，自上而下依次開采的K、和K煤層均或針對(duì)不同種類的材料來講，上述幾種作用中的某一為

3、突出煤層。隨著礦井向深部開采’，煤層透氣性降兩項(xiàng)可以顯得特別突出而起主導(dǎo)作用，其他將處于次低，瓦斯壓力、瓦斯含量增大，特別是K煤層為松軟要地位。高壓水射流的破碎能力與水射流及切割條件低透氣性高瓦斯煤層，f值為0．32，透氣性系數(shù)僅為有關(guān)，同時(shí)，也受切割破碎材料的性質(zhì)影響。在高壓水1．2X10mD，煤層瓦斯含量為15．3m／t，使用常規(guī)抽射流沖擊下，材料本身性質(zhì)將發(fā)生一定變化。采技術(shù)預(yù)抽瓦斯揭穿K煤層時(shí)，鉆孔垮孔嚴(yán)重，抽1．2．2水力壓裂沖孔增透機(jī)理采達(dá)標(biāo)時(shí)間一般為200天左右，瓦斯預(yù)抽達(dá)標(biāo)非常水力壓裂通過向煤層中注入高壓水，最終在一困難，突出威脅嚴(yán)重。定的范圍煤層內(nèi)形成

4、大量裂縫，并溝通煤層原生和針對(duì)三匯三礦揭穿K，煤層存在的問題，研究應(yīng)次生裂縫，提高煤層透氣性。目前受限于井下壓裂用了水力壓裂沖孔技術(shù)，確保瓦斯抽采效果，實(shí)現(xiàn)快泵的能力。速安全抽采達(dá)標(biāo)。水力沖孔利用高壓水射流的沖擊力，破壞、剝離作用范圍內(nèi)的煤體，在鉆孑L周圍形成大的孑L洞，孔洞1水力壓裂沖孑L技術(shù)及作用機(jī)理周圍煤體在地應(yīng)力作用下向孔洞移動(dòng)，煤體膨脹變1．1水力壓裂沖孔技術(shù)形，煤體得到充分卸壓，煤層透氣性大幅度增高，促水力壓裂沖孔是利用同一鉆孔，首先使用高壓進(jìn)瓦斯解吸和排放，但影響范圍較小。水射流，在煤層中沖出若干直徑較大的孔洞，然后對(duì)水力壓裂沖孑L對(duì)其影響范圍內(nèi)煤體的卸壓

5、為大該鉆孔進(jìn)行封孔，利用高壓水對(duì)煤體進(jìn)行壓裂。是量瓦斯的解吸和排放創(chuàng)造了有利條件，提高了煤層的“水力沖孑L出煤卸壓，水力壓裂單元增透”，使煤層中透氣性能，同時(shí)，大量瓦斯的排放使得煤體發(fā)生收縮縫網(wǎng)分布更加均勻，煤層透氣性得到最大程度的提變形，這必然會(huì)導(dǎo)致煤體應(yīng)力的重新分布，從而對(duì)煤高的一種煤體增透技術(shù)。是以高壓水為載體、以瓦斯體進(jìn)一步卸壓，同時(shí)，由于煤體是由很多的煤分子所抽采鉆孑L為通道、以煤層及其圍巖為增透對(duì)象，以大組成的，而整個(gè)煤體又為縱橫交錯(cuò)的層理、節(jié)理和裂規(guī)模提高瓦斯抽采效率為目的的一種技術(shù)?。隙所分割，因而煤體收縮變形時(shí)，必然會(huì)造成這些裂1．2作用機(jī)理隙系統(tǒng)的進(jìn)

6、一步加大，從而使煤體的透氣性加大l71。1．2．1破煤機(jī)理1．2．3水力沖孔消突機(jī)理在高壓水射流沖擊時(shí)的動(dòng)壓作用，對(duì)煤體不斷沖主要為：①?zèng)_出大量煤體，為煤體膨脹變形提供撞、反彈、干擾，破壞了煤體的分子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了裂紋了充分的空間，起到局部卸壓作用；②由于煤體的膨的擴(kuò)展，加速了煤體的破碎【21。在高壓水射流沖擊下，脹變形，裂隙地產(chǎn)生、延展和貫通，增加了煤層的透煤體發(fā)生破壞時(shí)由以下作用引起的：水射流過程中的氣性；③濕潤(rùn)煤體，使煤體減少脆性，增加了煤體塑氣蝕破壞作用，高壓水射流的沖擊作用，高壓水射流性，降低煤體彈性勢(shì)能，減小瓦斯膨脹能【8_。基金項(xiàng)目：2014年重慶市杰出青年

7、項(xiàng)目“水力壓裂作用下煤層氣分布規(guī)律及檢測(cè)設(shè)備研究”(cs20l4jcyjjq9o0020)·114·煤礦現(xiàn)代化2016年第1期總第130期2水力壓裂7中孑L系統(tǒng)及裝備平，煤層不穩(wěn)定，煤厚變化較大，且含矸0～3層。2．1水力壓裂沖孔系統(tǒng)水力壓裂沖孔系統(tǒng)通常主要包括壓裂泵站(壓裂泵、壓裂液箱和電機(jī))、管路、鉆機(jī)、噴嘴等，系統(tǒng)示意圖見圖1。圖3三匯三礦一60raN4石門位置示意圖4水力壓裂沖孔抽采方案圖1水力壓裂沖孔系統(tǒng)布置示意圖系統(tǒng)施工工藝流程見圖2。匱鞠童]—圇塑墼口—(蔓臣亞圓臣西西西口—(][]田—_[二夏E羹西互-廠雯夏—．[夏羞蘊(yùn)二