水力壓裂提高煤層瓦斯抽采效率技術(shù)研究.pdf

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1、能源技術(shù)與管理2012年第3期doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2012．03．034水力壓裂提高煤層瓦斯抽采效率技術(shù)研究榮景利，高亞明z，郭永敏，雋柏君(1．通化礦業(yè)集團(tuán)松樹煤礦，吉林白山134300；2．徐州博安科技發(fā)展有限責(zé)任公司，江蘇徐州221008；3．通化礦業(yè)集團(tuán)，吉林白山134300)[摘要]結(jié)合松樹礦現(xiàn)場實(shí)際情況，詳細(xì)介紹了水力壓裂工藝，并對水力壓裂技術(shù)提高瓦斯抽采效率進(jìn)行了研究。研究表明：水力壓裂技術(shù)可以顯著提高瓦斯抽采效率，并且可以有效地延長瓦斯抽采時(shí)間，對突出煤層起到了很好的消突效果，也為今后的瓦斯抽放積累了寶貴

2、的經(jīng)驗(yàn)。[關(guān)鍵詞]水力壓裂；瓦斯抽采；透氣性系數(shù)[中圖分類號(hào)]TD712+．6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672-9943(2012)03084_O2有資料都借鑒地質(zhì)報(bào)告，由Ⅶ、Ⅷ勘探線剖面控制0引言區(qū)內(nèi)東側(cè)有r斷層，r斷層為正斷層，走向?yàn)?5。左長期以來，我國煤礦煤與瓦斯突出、沖擊地壓右，傾向NW，落差在8～12ITI之間，預(yù)計(jì)對采區(qū)的和頂板事故等煤巖動(dòng)力災(zāi)害事故頻發(fā)，損失嚴(yán)重，掘進(jìn)會(huì)造成一定的影響。給采掘工作帶來了很大的困難和危險(xiǎn)_1_。通過預(yù)抽2現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)煤層內(nèi)瓦斯可以有效地防治動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生2_，但是預(yù)抽煤層瓦斯，消除突出煤層，降低煤層的瓦2．1鉆孔

3、施工及壓裂工藝斯含量和壓力及減少采掘作業(yè)的瓦斯涌出量，抽2010年12月9日，首先在+206Ill西1號(hào)鉆采效果的好壞，主要取決于煤層的透氣性。因此，場布置了3個(gè)高壓注水考察孔，1號(hào)孔和2號(hào)孔要保證良好的抽采效果，必須提高煤層的透氣性，終孔間距為15111，2號(hào)孔和3號(hào)孔終孔間距為目前煤層增透的技術(shù)主要有高壓水射流割縫、爆10In，孔深為：1號(hào)孔54In、2號(hào)孔52．5ITI、3號(hào)孔破增透和水力壓裂等措施。85．9In，終孔位置均在I層煤頂板以上0．5In處，結(jié)合松樹礦的實(shí)際情況，研究水力壓裂技術(shù)封孔、注漿封孔長度20Ill，封孔材料為徐州博安進(jìn)行煤層增透效

4、果，以及對瓦斯抽采效率的影響，科技發(fā)展有限責(zé)任公司研發(fā)生產(chǎn)的PD材料注為以后松樹礦提高煤層瓦斯抽采效率提供新的途漿，并對3個(gè)孔抽放管加設(shè)孔板流量計(jì)，每天進(jìn)行徑。指標(biāo)參數(shù)測量。于2011年1月28日開始?jí)毫?，?shí)驗(yàn)選用1礦井概況3ZSB一135／17型高壓注水泵，在2號(hào)孔進(jìn)行了松樹礦+206in西二采區(qū)經(jīng)煤炭科學(xué)總院撫350rain的注水，注水壓力最高達(dá)到12．5MPa，注順分院鑒定為突出危險(xiǎn)區(qū)，煤層瓦斯壓力水量0．15mS／min。29日又選用了BPW8013105型1．65～3．98MPa，煤層瓦斯含量8．17～11．31mS／t，煤的高壓注水泵，對2號(hào)鉆孔

5、繼續(xù)注水，由于該注水層透氣性系數(shù)0．030—0．037m3／(MPa·d)。煤層透氣泵功率大，開機(jī)僅注水20rain壓力就達(dá)到了性系數(shù)低于規(guī)定的<0．1mS／(MPa·d)的參數(shù)，屬于27．5MPa，注水量達(dá)到0．36m3／min，提高了2．4倍。較難抽放煤層。經(jīng)過注水210min，注水量12．6ITI后，巷道30in現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)在+206m水平掘進(jìn)工作面進(jìn)行，該范圍內(nèi)開始出水，又注水240min，注水量14．4m3掘進(jìn)工作面位于西側(cè)，東起U8火成巖墻，西至松后，巷道40in范圍內(nèi)開始出水，壓力由27．5MPa樹礦礦界，北起+210m煤層底板等高線，南至降為10

6、．5MPa，共計(jì)用了450min的注水；30日對+296．1～+297．1in標(biāo)高采空區(qū)，平均走向長為390113，1號(hào)孔進(jìn)行注水，經(jīng)過470min的注水后，1號(hào)孔平均傾斜長為370In。該掘進(jìn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造比較由開始的27MPa降至8．5MPa；31日3號(hào)孔注水復(fù)雜，呈單斜構(gòu)造，由于該區(qū)域沒有巷道控制，所165min開始卸壓降至8MPa。2012年第3期榮景利，等水力壓裂提高煤層瓦斯抽采效率技術(shù)研究852．2瓦斯抽采效率結(jié)果分析斯?jié)舛扰c純瓦斯流量逐漸回落；3號(hào)鉆孔壓裂后鉆孔封孔完成后，立即對鉆孔抽放參數(shù)進(jìn)行抽采瓦斯?jié)舛扰c純瓦斯流量出現(xiàn)波動(dòng)，壓裂完成測試，經(jīng)過

7、6d考察瓦斯?jié)舛茸罡邽?．5％，純瓦后抽采瓦斯?jié)舛扰c純瓦斯流量迅速升高，在2月斯流量為0．017m3／min。2日達(dá)到極大值，之后逐漸降低，2月7日抽采瓦壓裂完成后，立即對3個(gè)抽放孔對接抽放管斯?jié)舛扰c純瓦斯流量又迅速升高，在2月8日再路，進(jìn)行瓦斯抽采，經(jīng)過連續(xù)多天的觀察，壓裂前次出現(xiàn)極大值，其后抽采瓦斯?jié)舛扰c純瓦斯流量后的瓦斯抽采的各項(xiàng)參數(shù)有了明顯的變化，測試降低，但是抽采瓦斯?jié)舛扰c純瓦斯流量逐步升高。結(jié)果如圖1～3所示。在壓裂前后抽采濃度和抽采時(shí)間均有明顯提高，壓裂前抽放濃度最高為8．5％，持續(xù)35d后F麗麗而一·16衰減至l％～2％之間，壓裂后抽采15d

8、后抽采濃度依然保持在20％以上，1號(hào)鉆孔甚至接近80