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《豫西“三軟”煤層水力壓裂增透技術研究-論文.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、總第180期doi:10.3969/j.issn.1005—2798.2014.08.014豫西“三軟"煤層水力壓裂增透技術研究閆海豐,王恩營,汪師逵(1.鄭煤集團公司張溝煤礦,河南新鄭451191;2.河南理-y_大學資源環(huán)境學院,河南焦作454000)摘要:水力壓裂卸壓增透技術是提高單一、低滲、高突煤層煤巷掘進工作面瓦斯抽采效率、降低其突出危險性的有效方法之一。通過理論分析、數(shù)值計算、數(shù)理統(tǒng)計等方法,對豫西“三軟”煤層水力壓裂后瓦斯抽采濃度、流量、起裂壓力和裂縫形態(tài)等進行了研究。結果表明:水力壓裂技術具有較好的增透效果,裂縫形態(tài)及起裂壓力受地應力控制,該研究在相似瓦斯地質
2、條件的礦區(qū)有良好的推廣應用價值。關鍵詞:“三軟”煤層;水力壓裂;地應力:瓦斯抽采中圖分類號:TD712.2文獻標識碼:B文章編號:1005—2798(2014)08—0031—03按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》(2009),區(qū)域防作面底板抽放巷于2011年9月開口施工,巷道凈寬突措施有開采保護層和預抽煤層瓦斯兩類。對單一4.0m.凈高3.0m,凈斷面10.3m,錨噴支護,巷道煤層開采的礦井來說,主要采取預抽煤層瓦斯的方幫上開掘鉆場.鉆場間距30m。法。豫西礦區(qū)主要開采二煤層,大多礦井屬單一在1號鉆場中施工1號壓裂孔,并于2013年煤層開采,而且煤層為全層構造煤,煤類達到Ⅳ~V1
3、月17日8點班進行壓裂,最高泵站壓力19MPa,類,透氣性極低,透氣性系數(shù)一般在0.000472~向孔內注水3O.5t。該孔壓裂10min后,在壓裂鉆0.0467m/(MPa·d)之間,屬極難抽采煤層I1]。場以里15m處。巷道左上部出現(xiàn)了一道長約5m的常規(guī)的預抽瓦斯技術雖然能解決一定的問題,但抽裂縫,1號鉆場以外15IT/處的1號卸壓孔有水滲采效果不理想,抽采后突出危險性仍然很高。通過出。表明該孔周圍裂隙發(fā)育,水流滲失較大,壓裂效采取水力壓裂卸壓增透措施,煤層中的裂隙貫通,增果不好。鑒于上述原因,對1號壓裂孔及卸壓孔進加了其透氣性.可以取得良好的抽采效果l2]。此行封堵.施
4、工2號壓裂孔。2號壓裂孔于2月6日外,采用計算分析、現(xiàn)場考察等方法,可以對水力壓8點班進行壓裂,最高泵站壓力19.5MPa,向孑L內注裂的起裂壓力、裂縫形態(tài)及影響因素進行分析,找出水47t。該孔壓裂70min后,在2號卸壓孔內開始規(guī)律,為相似條件下的水力壓裂試驗提供依據。出現(xiàn)卸煤現(xiàn)象。此時21121底板抽放巷回風瓦斯探針對煤層水力壓裂技術的特點,前人進行了大頭數(shù)值由0.01%升高至0.14%.3號鉆場施工的穿量研究。李國旗、葉青等系統(tǒng)地闡述了高瓦斯、低透層鉆孔有個別孔口瓦斯?jié)舛茸兓窟_到30%以上。氣性突出煤層水力壓裂所需的注水壓力、流量、注水實施水力壓裂之后,在相鄰的鉆場施
5、工抽采鉆時間等技術參數(shù)以及煤體內在因素的影響]:徐幼孔,并對瓦斯抽采數(shù)據進行考察。由于3號鉆場各平、林伯泉等利用RFPA2D—Flow軟件模擬了水力鉆孔在2月26日聯(lián)網抽采至3月25日,瓦斯抽采壓裂起裂、擴展和延伸過程,并提出了定向水力壓裂濃度大多已降至30%以下.隨決定4月1日在2號技術。解決了壓裂過程中出現(xiàn)的卸壓盲區(qū)問題¨4j。壓裂孑L進行第二次壓裂,以提高瓦斯抽采效果。文章以豫西鄭州礦區(qū)大平煤礦為例,對礦井211212抽采效果考察工作面底抽巷水力壓裂增透抽采技術進行了考察分析,分析結果對研究水力壓裂參數(shù)有重要的指導意水力壓裂效果的定量考察主要從瓦斯抽采濃義度、流量等方面
6、進行??傮w上抽采效果得到大幅度提高。1現(xiàn)場壓裂試驗1)抽采濃度對比。3號鉆場鉆孔瓦斯抽采濃大平煤礦21121工作面位于礦井東南部,大冶度一直較穩(wěn)定,基本上在40%左右,而4號鉆場瓦向斜的傾伏端,平均煤厚7.0m,煤層傾角22。,瓦斯斯?jié)舛人p很快,不到一個月即衰減到20%,3號鉆含量11.69m。/t,屬于嚴重突出危險煤層。21121工場抽采濃度基本是4號鉆場的2倍左右,衰減周期收稿日期:2014434—10作者簡介:閆海豐(1970一),男,河南滎陽人,工程師,從事生產技術工作。312014年8月閏海豐等:豫西“三軟”煤層水力壓裂增透技術研究第23卷第8期也較4號鉆場長。由
7、公式(1)知:隨著采深的增加,最大水平主應2)抽采流量對比。3號鉆場D150mm孔板力與垂直應力的差距會變小,與上述學者的理論研瓦斯流量計在3個月的抽采時間內平均測定流量為究一致。當,>,時,0.0182H+2.2328>0.759m/rain,4號鉆場在一個半月的抽采時間內0.027H,即H<255m時,有>>:,水力壓裂平均流量為0.467m/min,3號鉆場瓦斯流量較時產生水平裂縫;當>>時,有0.0216H+4號鉆場提高了75%。6.7808>0.027H>0.0182H+2.2328.即:25