瓦斯抽采水力压裂增透技术.doc

瓦斯抽采水力压裂增透技术六枝工矿（集团）化处煤炭分公司2023年4月一、矿井煤层瓦斯赋存情况化处煤炭分公司为六枝工矿（集团）有限责任公司下属公司（以下简称化处煤矿），位于大煤山背斜西翼，矿区总面积11.1698km2，主采7号煤层。设计生产能力30万t/a，核定生产能力36万t/a。7号煤层厚度为0.33～9.80m，一般3～4m，平均倾角22°，瓦斯放散初速度为16、煤层透气性系数为0.3262～0.7601m2/（MPa2.d）、钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0562～0.8167d-1、坚固性系数为0.11。煤层瓦斯压力超过1.3MPa，瓦斯含量超过15m3/t。7号煤层煤尘有爆炸危险，自燃倾向等级为二类自燃，最短发火期为1个月。二、瓦斯抽采水力压裂增透技术应用1、水力压裂增透技术实行背景化处煤矿单一开采7号煤层，不具有保护层开采条件，煤层透气性差，常规瓦斯抽采技术预抽困难，煤层松软，钻孔塌孔、卡钻、喷孔现象严重，钻孔流量不稳定、衰减速度快，难以保证抽采效果，瓦斯治理投入大等。为解决上述问题，于2023年终分别在2372机巷、机巷迎头和1470底板抽放巷实行了本煤层和底板穿层水力压裂增透技术。2、压裂钻孔的布置及参数⑴2372机巷施工本煤层上行钻孔1#、2#、3#，压裂孔间距依次为25m和30.6m，3个压裂孔控制压裂区域110米左右如图2-1，钻孔参数如表2-1。2#、3#压裂孔间施工9个抽采孔，1#、2#压裂孔间施工8个，1#、3#压裂孔外各施工5个，抽采孔间距由2米提高到3米。⑵2372机巷迎头施工4#、5#压裂孔如图2-2，钻孔参数如表2-2。⑶在1470中巷19#、20#、21#钻场施工1个压裂孔、1个卸压孔，并在钻场间巷道中部施工高角度孔各1个，共计5个压裂孔如图2-3，钻孔参数如表2-3。图2-12372机巷本煤层水力压裂钻孔布置图表2-12372机巷本煤层水力压裂钻孔参数类型孔深/m孔径/mm封孔深度/m方位角/°倾角/°本煤层1#5589306723本煤层2#6089306723本煤层3#5589306723图2-22372机巷迎头水力压裂钻孔布置图表2-22372机巷迎头水力压裂钻孔参数类型孔深/m孔径/mm封孔深度/m与巷道掘进方向/°倾角/°迎头4#618930-11°50’-5°13’迎头5#60.589306°39’0°27’图2-31470中巷水力压裂钻孔布置图图2-419#钻场钻孔布置剖面示意图表2-41470中巷水力压裂钻孔参数类型孔深/m孔径/mm封孔深度/m倾角/°中1#54.48952.47中2#23.48921.449中3#45.58943.57中4#25892371中5#36.58934.573、压裂范围的拟定⑴每组压裂孔设计3个，每组压裂钻孔间距为30m，1号孔为压裂孔，设计在1470机巷掘进条巷道中间，2号为卸压孔，设计在1470机巷掘进巷道上帮轮廓线往上20m位置，3号孔为卸压孔，设计在1470机巷掘进巷道下帮轮廓线往下20m位置，压裂孔压裂半径为：纵向40m，横向30m。⑵在每压裂一组压裂孔时，必须先将该组的2号卸压孔用高压堵头堵严，压裂管接在1号压裂钻孔上，开始实行压裂，当高压水压力达成规定后，高压水穿透煤层后从3号卸压孔流出后，压力开始下降，证明该压裂孔已压透机巷掘进条带巷道轮廓下帮20m，待压力完全卸压后，再将3号卸压孔用高压堵头堵严，压裂管接在1号压裂钻孔上，开始实行压裂，当高压水压力达成规定后，高压水穿透煤层后从2号卸压孔流出后，压力开始下降，证明该压裂孔已压透机巷掘进条带巷道轮廓上帮20m，待压力完全卸压后，再将2、3号卸压孔全堵上，对1号孔再次进行压裂，直至该组1号压裂孔与另一组压裂孔的1、2、3号钻孔穿透勾通，说明压裂半径已达成设计规定，该组压裂结束，以此依次顺序往下进行压裂。4、增压区及卸压区鉴定煤层压裂增透技术，重要是通过高压水切割煤层，使煤层产生裂隙，由于高压水的注入，势必破坏原有煤层瓦斯应力，在注入的过程中，压裂区域自然属于增压区，然而，在划定的控制范围内当达成一定的水压，与事先布置的卸压孔进行导通后，不仅有部分压裂水会从卸压孔内流出，同时也会随着高浓度瓦斯溢出，此刻，压裂控制范围自然而然从开始的增压区演变成为卸压区。那么，压裂控制范围以外的区域由于受高压水力的挤压，会形成一个围绕压裂控制范围的高压区域，为了防止人为形成的高压区域威胁此后的生产安全，最为有效的手段是压裂结束后及时施钻接抽，通过抽放，将高压区不断向卸压区涌入的瓦斯及时抽出，同时也体现出了压裂增透技术是将煤层吸附瓦斯变为游离瓦斯，增长抽放效果的宗旨。5、水力压裂效果考察⑴瓦斯抽采效果分析①2372机巷本煤层1#、2#、3#压裂孔压裂完毕后1月18日开始联网抽采，压裂孔、压裂区域的抽采孔浓