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1、瓦斯抽采水力壓裂增透技術六枝工礦（集團）化處煤炭分公司2015年4月11一、礦井煤層瓦斯賦存情況化處煤炭分公司為六枝工礦（集團）有限責任公司下屬公司（以下簡稱化處煤礦），位于大煤山背斜西翼，礦區(qū)總面積11.1698km2，主采7號煤層。設計生產能力30萬t/a，核定生產能力36萬t/a。7號煤層厚度為0.33～9.80m，一般3～4m，平均傾角22°，瓦斯放散初速度為16、煤層透氣性系數(shù)為0.3262～0.7601m2/（MPa2.d）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.0562～0.8167d-1、堅固性系數(shù)為0.11。煤層瓦斯壓力超過1.3MPa，瓦斯含量超過
2、15m3/t。7號煤層煤塵有爆炸危險，自燃傾向等級為二類自燃，最短發(fā)火期為1個月。二、瓦斯抽采水力壓裂增透技術應用1、水力壓裂增透技術實施背景化處煤礦單一開采7號煤層，不具備保護層開采條件，煤層透氣性差，常規(guī)瓦斯抽采技術預抽困難，煤層松軟，鉆孔塌孔、卡鉆、噴孔現(xiàn)象嚴重，鉆孔流量不穩(wěn)定、衰減速度快，難以保證抽采效果，瓦斯治理投入大等。為解決上述問題，于2010年底分別在2372機巷、機巷迎頭和1470底板抽放巷實施了本煤層和底板穿層水力壓裂增透技術。2、壓裂鉆孔的布置及參數(shù)⑴2372機巷施工本煤層上行鉆孔1#、2#、3#，壓裂孔間距依次為25m和30.6m，
3、3個壓裂孔控制壓裂區(qū)域110米左右如圖2-1，鉆孔參數(shù)如表2-1。2#、3#壓裂孔間施工9個抽采孔，1#、2#壓裂孔間施工8個，1#、3#壓裂孔外各施工5個，抽采孔間距由2米提高到3米。⑵2372機巷迎頭施工4#、5#壓裂孔如圖2-2，鉆孔參數(shù)如表2-2。⑶在1470中巷19#、20#、21#鉆場施工1個壓裂孔、1個卸壓孔，并在鉆場間巷道中部施工高角度孔各1個，共計5個壓裂孔如圖2-3，鉆孔參數(shù)如表2-3。11圖2-12372機巷本煤層水力壓裂鉆孔布置圖表2-12372機巷本煤層水力壓裂鉆孔參數(shù)類型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m方位角/°傾角/°本煤層1#
4、5589306723本煤層2#6089306723本煤層3#5589306723圖2-22372機巷迎頭水力壓裂鉆孔布置圖表2-22372機巷迎頭水力壓裂鉆孔參數(shù)類型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m與巷道掘進方向/°傾角/°迎頭4#618930-11°50’-5°13’迎頭5#60.589306°39’0°27’11圖2-31470中巷水力壓裂鉆孔布置圖圖2-419#鉆場鉆孔布置剖面示意圖表2-41470中巷水力壓裂鉆孔參數(shù)類型孔深/m孔徑/mm封孔深度/m傾角/°中1#54.48952.47中2#23.48921.449中3#45.58943.57中4#2
5、5892371中5#36.58934.573、壓裂范圍的確定⑴每組壓裂孔設計3個，每組壓裂鉆孔間距為30m，1號孔為壓裂孔，設計在1470機巷掘進條巷道中間，2號為卸壓孔，設計在1470機巷掘進巷道上幫輪廓線往上20m位置，3號孔為卸壓孔，設計在147011機巷掘進巷道下幫輪廓線往下20m位置，壓裂孔壓裂半徑為：縱向40m，橫向30m。⑵在每壓裂一組壓裂孔時，必須先將該組的2號卸壓孔用高壓堵頭堵嚴，壓裂管接在1號壓裂鉆孔上，開始實施壓裂，當高壓水壓力達到要求后，高壓水穿透煤層后從3號卸壓孔流出后，壓力開始下降，證明該壓裂孔已壓透機巷掘進條帶巷道輪廓下幫20
6、m，待壓力完全卸壓后，再將3號卸壓孔用高壓堵頭堵嚴，壓裂管接在1號壓裂鉆孔上，開始實施壓裂，當高壓水壓力達到要求后，高壓水穿透煤層后從2號卸壓孔流出后，壓力開始下降，證明該壓裂孔已壓透機巷掘進條帶巷道輪廓上幫20m，待壓力完全卸壓后，再將2、3號卸壓孔全堵上，對1號孔再次進行壓裂，直至該組1號壓裂孔與另一組壓裂孔的1、2、3號鉆孔穿透勾通，說明壓裂半徑已達到設計要求，該組壓裂結束，以此依次順序往下進行壓裂。4、增壓區(qū)及卸壓區(qū)判定煤層壓裂增透技術，主要是通過高壓水切割煤層，使煤層產生裂隙，由于高壓水的注入，勢必破壞原有煤層瓦斯應力，在注入的過程中，壓裂區(qū)域自
7、然屬于增壓區(qū)，然而，在劃定的控制范圍內當達到一定的水壓，與事先布置的卸壓孔進行導通后，不僅有部分壓裂水會從卸壓孔內流出，同時也會伴隨高濃度瓦斯溢出，此刻，壓裂控制范圍自然而然從開始的增壓區(qū)演變成為卸壓區(qū)。那么，壓裂控制范圍以外的區(qū)域由于受高壓水力的擠壓，會形成一個圍繞壓裂控制范圍的高壓區(qū)域，為了防止人為形成的高壓區(qū)域威脅今后的生產安全，最為有效的手段是壓裂結束后及時施鉆接抽，通過抽放，將高壓區(qū)不斷向卸壓區(qū)涌入的瓦斯及時抽出，同時也體現(xiàn)出了壓裂增透技術是將煤層吸附瓦斯變?yōu)橛坞x瓦斯，增加抽放效果的宗旨。5、水力壓裂效果考察⑴瓦斯抽采效果分析①2372機巷本煤層
8、1#、2#、3#壓裂孔壓裂完成后1月1811日開始聯(lián)網抽采，壓裂孔
