順槽底抽巷水力壓裂安全技術(shù)措施

1、順槽底抽巷水力壓裂安全技術(shù)措施 21111（1）順槽底抽巷穿層鉆孔抽采濃度較低，為提高條帶穿層鉆孔的預(yù)抽效果，達(dá)到快速消突的目的，選擇對該處采取水力壓裂增透技術(shù)。為保證水力壓裂工作安全有序進(jìn)行，特編制本安全技術(shù)措施方案。         一、試驗(yàn)地點(diǎn)基本概況        1、試驗(yàn)地點(diǎn)概況        21111（1）順槽底抽巷（-790m東翼膠帶機(jī)大巷）為二水平運(yùn)煤大巷，兼做2111

2、1（1）順槽掩護(hù)巷。巷道斷面形狀為直墻半圓拱，巷道凈寬×凈高為：5500mm×4350mm。該巷道內(nèi)共安排3臺鉆機(jī)正常施工，現(xiàn)第一臺鉆機(jī)在78組鉆孔處向西施工，第二臺鉆機(jī)在123組鉆孔處向東施工，第三臺鉆機(jī)在157組處向東施工，本次壓裂方案設(shè)計(jì)2個(gè)壓裂鉆孔（鉆孔間隔50m），2#、3#壓裂孔自西向東布置，施工地點(diǎn)分別在130、135組穿層鉆孔處，該段范圍內(nèi)87123組、140157組穿層鉆孔已施工。        2、水力壓裂地點(diǎn)煤層頂?shù)装迩闆r     &

3、#160;  11-2煤層老頂為粉細(xì)砂巖，厚度2.411.5/7.44m，淺灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，頂部顆粒較細(xì)，層內(nèi)含白云母薄片及暗色礦物。        直接頂為11-3煤砂質(zhì)泥巖，厚度05.3/3.32m，砂質(zhì)泥巖:灰色,砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu),砂質(zhì)含量不均,上部偶見植化碎片。11-3煤:黑色,碎塊至粉末狀，瀝青光澤，暗煤。        11-2煤層直接底為泥巖11-1煤，09.08/4.52m，泥巖：灰色、局部深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層內(nèi)含較多植化碎片，薄層狀

4、，巖性較脆，易碎，巖芯局部完整，局部發(fā)育碳質(zhì)泥巖。11-1煤:黑色,粉末狀為主,暗煤。        老底細(xì)砂巖2.8431.7/14.34m，細(xì)砂巖：淺灰色，塊狀，細(xì)粒，石英長石為主，硅鈣質(zhì)膠結(jié)，分選差，頂部與泥巖互為薄層狀，水平層理，抗壓強(qiáng)度為37.5Mpa。        21111（1）順槽底抽巷布置于細(xì)砂巖下的中砂巖層下部，巷道頂板為中砂巖。中砂巖7.4427.18/15.52m，灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，含少量粗粒成分，層理不明顯，層內(nèi)含少量暗色礦物，

5、鈣質(zhì)膠結(jié)，頂?shù)撞堪l(fā)育有裂隙，巖性堅(jiān)硬致密。        附圖1：綜合柱狀圖。        3、瓦斯地質(zhì)情況        瓦斯含量：該區(qū)段所掘地段11-2煤層自然瓦斯含量為3.18.0m?/t。該區(qū)段11-2煤層底板標(biāo)高為-759.1-715.2m，根據(jù)“集技2021304號”文規(guī)定：該區(qū)段屬于突出危險(xiǎn)區(qū)；瓦斯壓力：根據(jù)11-2煤層瓦斯地質(zhì)圖，預(yù)計(jì)該區(qū)段瓦斯壓力為1.52.5Mpa。

6、試驗(yàn)處實(shí)測瓦斯含量1.5Mpa，140組處實(shí)測瓦斯含量6.64m?/t。        4、通風(fēng)情況        21111（1）順槽底抽巷為全負(fù)壓通風(fēng)巷道，風(fēng)量為1400m?/min。        通風(fēng)路線：        第二副井-790m1#軌道石門-790m東翼軌道大巷21111（1）順槽底抽巷水力壓裂鉆孔

7、施工地點(diǎn)-790m東翼膠帶機(jī)大巷回風(fēng)斜巷東二11槽軌道下山東二回風(fēng)上山東風(fēng)井        附圖2：21111（1）順槽底抽巷水力壓裂通風(fēng)、監(jiān)測、避災(zāi)警戒系統(tǒng)示意圖        5、抽采系統(tǒng)        抽采路線：地面抽采泵站2BEY-72瓦斯抽采孔（630mm）-630m回風(fēng)大巷（630mm）-530-790m東翼暗副斜井（630mm）21111（1）順槽底抽巷（273mm）

8、60;       二、水力壓裂設(shè)備選型安裝及相關(guān)設(shè)備材料        1、壓裂泵選型        水力壓裂設(shè)備選型為南井六合煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的BRW/200-56型乳化泵，額定壓力56MPa，額定流量200L/min。        2、相關(guān)設(shè)備材料      

9、;  高壓水力壓裂系統(tǒng)由壓力表、高壓管、封孔器及相關(guān)裝置連接接頭等組成。        3、高壓系統(tǒng)安裝        水力壓裂泵安設(shè)在試驗(yàn)地點(diǎn)向東100m處，井下供水管連接至高壓注水泵水箱進(jìn)水口，通過壓裂泵加壓后，用25mm高壓膠管，連接到壓裂鉆孔的高壓封孔管上，將高壓水流輸送至鉆孔內(nèi)，壓裂孔孔口處的高壓封孔管上必須安設(shè)高壓閘門、卸壓閥等。        附圖3：21111（

10、1）順槽底抽巷水力壓裂系統(tǒng)安裝示意圖        三、水力壓裂實(shí)施方案        （一）水力壓裂原理        水力壓裂技術(shù)主要機(jī)理：通過高壓快速驅(qū)動水流，在短時(shí)間將大量的水?dāng)D入煤層微裂隙，微裂縫擴(kuò)寬伸展后，使煤層發(fā)生碎裂，產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的次生裂縫與裂隙，從而增加煤層的透氣性。同時(shí)高壓水進(jìn)入煤層微裂隙，置換部分煤層吸附瓦斯。    

11、0;   （二）水力壓裂工藝流程        1、水力壓裂工作工藝流程        壓裂設(shè)備安裝壓裂鉆孔設(shè)計(jì)與施工測定煤層原始瓦斯含量及水份壓裂鉆孔封孔水力壓裂壓裂效果檢驗(yàn)施工抽采鉆孔數(shù)據(jù)分析        2、各工序工作標(biāo)準(zhǔn)及要求        （1）壓裂設(shè)備安裝  

12、60;     機(jī)電運(yùn)輸管理一科負(fù)責(zé)提供水力壓裂設(shè)備供電設(shè)計(jì)；勘探處根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝好高壓注水泵、高壓水管路系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝供電系統(tǒng)，信息工區(qū)安裝遠(yuǎn)程電視監(jiān)測系統(tǒng)；機(jī)電修配中心負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試工作。所有系統(tǒng)安裝、調(diào)試完成，經(jīng)機(jī)電運(yùn)輸管理一科等單位驗(yàn)收合格后，方可開始水力壓裂。        （2）壓裂鉆孔設(shè)計(jì)與施工        壓裂鉆孔選擇在21111（1）順槽底抽巷8W19點(diǎn)向東6.6m、43.4m分別施工2#

13、、3#孔，采用ZDY-3200S型鉆機(jī)配113mm金剛石復(fù)合片鉆頭施工，第一次施工至煤層底板法距2m位置，退出鉆桿后，下一根2m注漿管進(jìn)行注漿封堵裂隙，使用普通水泥，壓力不小于4MPa，凝固48小時(shí)后，利用94mm鉆頭進(jìn)行透孔，鉆孔終孔止于距11-2煤層頂板0.5米處，鉆孔必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工，在鉆孔施工中，應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔參數(shù)、鉆孔見各煤層時(shí)的長度，鉆孔在煤層中的長度，以及鉆孔開孔時(shí)間、見煤時(shí)間及結(jié)束時(shí)間。        附表1：鉆孔施工情況記錄表      

14、;  附圖4：水力壓裂鉆孔設(shè)計(jì)圖        （3）測定煤層原始瓦斯含量及水份        壓裂鉆孔施工期間，通防一科安排防突實(shí)驗(yàn)室人員做好瓦斯含量測定準(zhǔn)備工作，鉆孔見煤后，用DGC瓦斯含量快速測定儀測定煤層原始瓦斯含量，并收集煤樣進(jìn)行煤層水份測定，并做好相關(guān)記錄。        （4）壓裂鉆孔封孔      &#

15、160; 鉆孔封孔采用“一堵多注、帶壓注漿”方式進(jìn)行封孔。         孔內(nèi)全程下入25mm內(nèi)徑壓裂管至孔底，壓裂管每根長1m，采用特制接頭連接。實(shí)管下至見煤點(diǎn)后0.5m位置，其余見煤段為高壓篩管（最上段篩管帶堵頭，且篩管采用紗布包裹）。         壓裂鉆孔孔口段10m送入25mm內(nèi)徑的超高壓無縫綱管，抗壓能力不小于50MP。每根無縫鋼管長2m，采用特制接頭連接；     &#

16、160;   壓裂管外露孔口不小于400mm，孔外的一根無縫鋼管尾端焊接25mm高壓直通快速接頭，確保能正常與兩根19mm內(nèi)徑高壓纏繞鋼編管連接。為確保鋼管不從孔內(nèi)向下滑，還需在最后一根鋼管孔外段加工支撐塊。         鉆孔孔內(nèi)下4分注漿管、返漿管，其中返漿管下至見煤位置，注漿管超過孔口封堵段長度0.3m。         孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉紗進(jìn)行封堵固定。封堵長度不小于2m、同時(shí)在孔口打入木塞加固。

17、         聚氨酯固孔結(jié)束后，利用注漿泵進(jìn)行帶壓注漿，用普通水泥、白水泥對進(jìn)行封堵，水灰比為0.7:1，普通水泥和白水泥比例為3：1，根據(jù)實(shí)際情況采用多次帶壓注漿進(jìn)行封孔，注漿壓力不得小于4Mpa。         注漿結(jié)束待水泥漿沉降后，通過返漿管再次向孔內(nèi)進(jìn)行注漿，直至壓裂管返漿，反復(fù)進(jìn)行23次。壓裂孔注漿凝固至進(jìn)入11-2煤層0.5m處。        附圖5：水力壓裂鉆孔封孔示意圖