水力压裂提高抽放浓度技术在大众矿试验及应用.pdf

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1、2012年第4期能源技术与管理45doi：lO．3969Q．issn．1672—9943．2012．04．019水力压裂提高抽放浓度技术在大众矿试验及应用孙世金，朱振，孟凡册，冯亮青(1．安阳大众煤业有限责任公司，河南安阳455133；2．安阳鑫龙煤业(集团)有限责任公司，河南安阳455133)[摘要]通过对大众矿12051下顺槽水力压裂实验，在掘进工作面前方压裂增透区域的煤体得到了有效卸压，透气性大幅度提高，瓦斯得到释放，瓦斯抽采浓度大幅度提高，抽采瓦斯纯量提高，实验的应用确保了12051工作面的顺利贯通。[关键词]水力压裂；卸压；透气性；瓦斯；浓度[中

2、图分类号]TD712~．62[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2012)040452面供风，局扇安装在12051下顺槽进风巷外口的1矿井基本情况全负压新风中，新鲜风流由l2采区轨道下山经局安阳大众煤业有限责任公司煤矿区位于安阳扇压入掘进工作面；乏风经12051下顺槽回风巷市西北约30km处，南距水冶镇7km，行政隶属直接排入12采区回风巷，构成安全可靠的独立通安阳县铜冶镇管辖。井田南北长约7．56km，东西风系统。长约2．20km，面积约16．0434km2。现开采二煤3水力压裂提高抽放浓度原理及施工层，开采深度在⋯100818m之间。矿区二

3、煤层属沼气带范围，瓦斯含量高，煤层呈粉状、鳞片状、3．1水力压力原理粒状，少许块状，坚固性较差，为松软厚煤层，瓦斯井下水力压裂的基本原理是使用高压水泵将放散初速度大，钻TLN定瓦斯压力高，该矿曾发生水或者压裂液通过高压管注入到煤体内，煤体经过煤与瓦斯突出(为中小型突出)。高压水的压裂出现破碎裂隙。裂隙之间相互连接，使煤体的暴露面积增大，从而增加了煤层的透气2试验工作面概况性，通过负压带管连抽增加瓦斯抽采量。使瓦斯压12051工作面平面图如图1所示。力、压力含量降到国家规定的临界值以下。12051工作面下顺槽水平标高在一310320m3．2水力压裂操作系统及

4、施工之间，采用U29型钢支架，掘进断面8．7m，净断煤矿井下压裂系统由电动注浆泵、供水系统、面8．1m2，总掘进长550m。12051下顺槽位于水箱、压力表、高压管路、远程监测监控以及连接12051工作面下部，开口于12051皮带巷坡底，开装置的水管、专用的电器控制装置等组成。始沿方位角146。向前按一15。的坡度掘进30m水力压裂的工艺流程：①提前准备加工好耐后，再沿煤层顶板以方位角219。掘进550m至高压镀锌管30m及法兰盘；②封孔时候至少有12051切眼位置。12051下顺槽掘进工作面采用3～4名工人施工，将镀锌管插入打好的煤孔内，采FBDNo6／

5、2X15kW对旋通风机(1备1用)向工作用压裂专用化学材料充填封孔(A、B封孔剂混合)；③将孔内封实之后，在孔口位置，采用快干水泥将孑L口位置固定；④等到孔内的化学材料彻底凝固之后，装上法兰盘，法兰盘的后部和水力压裂高压胶管相连接。在实施此次水力压裂时，根据12051下顺槽的顶底板岩石性质和煤层的硬度、瓦斯含量综合计算，最终将水力压裂的钻孔开口方位、倾角、夹角及钻孔的设计深度和封孔深度各种参数予以确定。12051工作面下顺槽为煤巷掘进头布置压裂孔，压裂孔89mm，沿巷道掘进方向施工，压裂图112051工作面平面图46孙世金，等水力压裂提高抽放浓度技术在大众

6、矿试验及应用2012年第4期孔长度60～70m，封孔长度30m；钻孔封孔方式采到消突的目的。此次试验压裂时间在2h左右，压用压裂专用化学材料充填封孔(A、B封孔剂混裂封孔示意图如图2所示。合)，专用封孔泵注浆完成，封孔长度为30m。注水压力是所有水力化措施中的重要参数。此次水力压裂注水压力，由起初的17kPa逐步上升到26kPa。若注水压力过低，不能充分压裂煤体，煤层结构不会发生明显的变化，煤体内部不会产生相应的裂隙，只是相当于低压注水湿润措施，短时间内注水起不到卸压防突和提高抽采浓度的作用；若注水压力过高，导致煤体在地应力和水压综图2压裂封孔示意图合作用

7、下迅速变形，煤层受到内在压力的推动，若3．3水力压裂提高抽放浓度技术效果操作不当，可能诱发事故。因此，合理的注水压力压裂后针对12051工作面下顺槽未受到压裂应该能够快速、有效破裂松动煤体，进而改变煤体影响的i钻场与受到压裂影响的6钻场进行对孔隙和裂隙的容积及煤体结构，排放煤体瓦斯，达比，瓦斯抽采数据对比如表1所示。表1钻场瓦斯抽采数据对比由上面两组钻场抽采数据可以发现，未受到提高近8倍，增大了瓦斯的自然排放力度，突出危压裂影响区域的钻场抽采浓度及流量较低，而受险性大大降低，掘进煤尘大幅降低。通过水力压裂到压裂影响区域的钻场瓦斯浓度、流量大幅提高，能够提高

8、钻孔的使用效果，缩短了瓦斯抽采的时日抽采纯量整体提升约8倍。间。此