水力压裂增透防突措施应用.pdf

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1、2012年第1期能源技术与管理37doi：10．3969Q．issn．1672—9943．2012．O1．014水力压裂增透防突措施应用郑吉玉，田坤云z，张红卫(1．河南理工大学，河南焦作454000；2．河南工程学院，河南郑州451l91；3．平煤股份十矿，河南平顶山467013)[摘要]水力压裂措施可以有效提高煤层透气性，增加低透气性煤层钻孔瓦斯抽放量。同时该措施能改变煤的物理力学性质，增加煤体塑性，在起到防突作用的同时也能有效防治冲击地压。在平煤十矿24080机巷进行了2次水力压裂试验，并分别对水力压裂前、后瓦斯抽放量随时间的变化进行分析。煤体经过水力压裂后，支撑应力

2、峰值降低，峰值点位置向煤体深部转移，提高了煤层的透气性，提高了瓦斯抽放浓度，增大瓦斯抽放量，降低了煤与瓦斯突出危险性。[关键词]水力压裂；透气性；防突效果[中图分类号]TD713+．3[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2O12)01【)37一O3根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》，突出煤层工0引言作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含水力压裂技术来源于低渗透油、气田的开发，量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压后由煤矿工作者引用此技术用于低透气性煤层增力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。因此透。不同煤层的原始透气性系数差别较大，对于难低透气性高瓦斯煤层必须

3、采取增透措施提高煤层以抽放的煤层，如果不采取措施增加它的透气性透气性，加大抽采量。系数是很难达到理想的抽放效果。水力压裂措施2压裂原理可以提高煤层的透气性，提高了瓦斯抽放浓度，增大了瓦斯抽放量。在低透气性煤层采取水力压裂水力压裂是将大量含砂的高压液体注入煤措施，降低了煤与瓦斯突出危险性。层，迫使煤层破裂，产生裂隙后，砂子作为支撑剂停留在缝隙内，阻止煤孑L的重新闭合，从而提高煤1己s-24080工作面概况的透气性系数。注入的液体排出后，就可进行瓦斯平煤股份十矿目前开采丁、戊、己三组煤，其抽放工作。水力压裂可以改变煤岩体本身的结构中戊、己两组煤层透气性差，透气性系数只有及煤的物

4、理力学性质，以减弱其积蓄能量，并减缓0．0013~0．0019MD(毫达西)，介于勉强和难以抽放其动力失稳时的能量释放速率，从而起到防治煤煤层之间。十矿为煤与瓦斯突出矿井，2009年瓦与瓦斯突出和冲击地压的作用。水力压裂使支撑斯等级鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为110．14m3／min；力峰值降低，峰值点向煤壁深部运移，并能使煤得相对涌出量为22．88m3／t，是河南省矿井绝对瓦斯到湿润，达到防突和防尘的效果⋯。涌出量最大的矿井。3水力压裂装备及工艺试验地点为平煤十矿己四采区己24080采面机巷。己『24080采面位于十矿己四采区西3．1装备翼第三阶段，该采区东靠己四轨道，西至2

5、6勘探压裂泵型号BRW400／31．5型煤矿用乳化液线，南邻己『24060采面，北部为未开采区。地面泵，额定压力31．5MPa、额定流量400L／min。水箱标高+150～+280m，工作面标高⋯580660m。容积3m。压力表型号YHY60(B)矿用本质安全型设计走向长度1804m，倾斜长平均188m，煤层厚数字压力计，手持采集器型号FCH32／0．2矿用本度1．6-2I3m之间，一般在2m左右，可采储量质安全型。高压管路选用25mm和38mm高84万t。煤层结构简单，煤层倾角在采区东部较压胶管。无缝钢管外径38mm，内径27mm，壁厚缓，一般在l0。左右，中上部倾角较大

6、，在25。3O。5．5mm，每节长3m。封孔器里段钢管管壁开孔，之间，西部一般在2O。左右，该煤层为突出煤层。孔密10孑L／m，钢管底部封堵。封孑L器为专用胶囊38郑吉玉，等水力压裂增透防突措施应用2012年第1期封孔器，抗压强度不低于35MPa，外径55mm，长考察20d内的瓦斯抽放情况，钻孔安设孑L板度5～20m，加压扩张系数40％。钻机采用流量计，每天派专人定期检查负压、流量、浓度。CMS1—1200／30J型煤矿用液压深孔钻车，钻杆为压裂前后钻孑L平均抽放量如表1所示，平均螺旋型100mm，钻头120mm，用于压裂前后抽放量随时间变化曲线如图2所示。抽放钻孔施工；钻

7、机为ZL一1200型煤矿钻机，钻表1压裂前、后11d平均抽放量杆50mm，钻头66mm，用于压裂钻孑L的施抽放时间／d抽放量／(m·min)：。注浆泵型号2ZBQ一11．5／3，额定压力3MPa、额压裂前压裂后定流量11．5L／rain。3．2工艺流程供水管一水箱一连接管一注水泵一高压水管一专用封孔器一钻孔一煤体4试验过程2008年l0月26日和11月10日两次在己24080机巷本煤层进行了水力压裂试验。在己一24080机巷采用同台钻机，同孔深、同孔径的条件下，分别对水力压裂前、后瓦斯抽放量随时间的变化进行考察。在