謝橋礦順層鉆孔水力壓裂增透技術(shù)課件

1、潘 三 礦“一孔兩消”順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽消突技術(shù) 為實(shí)現(xiàn)施工一次順層鉆孔，采煤工作面和運(yùn)輸順槽同時(shí)滿足區(qū)域預(yù)抽消突的目的，即采煤工作面順層長(zhǎng)鉆孔“一孔兩消”。根據(jù)集團(tuán)公司安排，在潘三礦17102(3)塊段選擇100m長(zhǎng)的實(shí)體段區(qū)域作為“一孔兩消”試驗(yàn)區(qū)。在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)以及通防地質(zhì)部指導(dǎo)幫助下，由潘三礦、勘探工程處和中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司等共同承擔(dān)項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)工作，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。1. 工作面概況 潘三礦17102(3)工作面位于東四采區(qū)，標(biāo)高-680m-724m。工作面可采走向長(zhǎng)1820m(其中實(shí)體段1048m)，傾向?qū)?00m。13-1煤厚3.24.7m，均厚4.0m，平均傾角8

2、，處于突出危險(xiǎn)區(qū)，實(shí)測(cè)瓦斯壓力2.8MPa，瓦斯含量8.4m3/t。煤層原始含水率1.6%，煤層透氣性系數(shù)0.022m/(MPad)。 17102(3)軌順為沿空掘進(jìn)巷道，首先掘進(jìn)貫通后作為“一孔兩消”鉆孔施工地點(diǎn)。17102(3)運(yùn)順設(shè)計(jì)長(zhǎng)1820m，其中西段1048m處于突出危險(xiǎn)區(qū)實(shí)體段，在實(shí)體段中部區(qū)域選擇100m區(qū)域作為“一孔兩消”試驗(yàn)區(qū)。1. 工作面概況2. 鉆孔設(shè)計(jì)2.1 鉆場(chǎng)設(shè)計(jì) 在17102(3)軌順距離17102(3)切眼731m處施工一個(gè)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)規(guī)格為寬*深*高=10m*5m*3.5m，鉆場(chǎng)全斷面噴漿處理，并施工厚不小于200mm的水泥地坪。2. 鉆孔設(shè)計(jì)2.2 鉆孔參數(shù)

3、設(shè)計(jì) 17102(3)軌順設(shè)計(jì)25個(gè)“一孔兩消”順層長(zhǎng)鉆孔，鉆孔量5511.6m。鉆孔穿過(guò)17102(3)工作面、17102(3)運(yùn)順后，向南施工30m，同時(shí)對(duì)17102(3)工作面和17102(3)運(yùn)順進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽消突，鉆孔扇形布置，在運(yùn)順控制范圍為100m。鉆孔開(kāi)孔分2排布置，開(kāi)孔高度分別為1.2m和1.8m，每排鉆孔開(kāi)孔間距為0.6m，鉆孔終孔按5m間距布置。具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1，軌跡設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1所示?？滋?hào)巷道垂直中線夾角傾角孔深m孔號(hào)巷道垂直中線夾角傾角孔深m1#左19.3-6.3179.514#左3.2-4.9223.52#左17.7-5.8195.115#左2.0-5.0223.43#

4、左16.4-5.6212.416#左0.8-4.9223.24#左15.0-5.1231.117#右0.4-5.0223.35#左13.9-5.2230.118#右1.7-4.9223.36#左12.7-5.1228.919#右2.8-4.9223.57#左11.6-5.3228.020#右4.0-4.9223.78#左10.4-5.1227.021#右5.1-4.9224.19#左9.3-5.0226.222#右6.2-4.8224.510#左8.0-4.8225.423#右7.3-4.8225.011#左6.9-5.0224.924#右8.5-4.8225.612#左5.6-4.8224.

5、325#右9.8-5.2191.813#左4.5-5.0223.9合計(jì)5511.6表1 17102（3）軌順鉆場(chǎng)大鉆機(jī)順層孔設(shè)計(jì)參數(shù)2. 鉆孔設(shè)計(jì)圖1 鉆孔設(shè)計(jì)平面圖2. 鉆孔設(shè)計(jì)2.3 鉆孔封孔設(shè)計(jì) 鉆孔首先施工60m，進(jìn)行注漿處理，形成60m的注漿帷幕。采用三堵兩注封孔工藝，封孔深度20m，孔口及孔底采用聚氨酯堵頭，中間15m處采用注漿膠囊堵頭，進(jìn)行高壓注漿，注漿壓力不小于2MPa。2. 鉆孔設(shè)計(jì)3. 鉆孔施工情況 2017年5月至2018年4月，共施工了21個(gè)鉆孔，采用定向鉆進(jìn)施工工藝施工18個(gè)鉆孔（10#23#、5#8#），另外 14號(hào)孔作為掩護(hù)運(yùn)順三角區(qū)域補(bǔ)孔鉆孔，該區(qū)域已施工穿層鉆

6、孔，因此14號(hào)未施工。采用定向鉆進(jìn)施工工藝的鉆孔平均見(jiàn)煤率達(dá)94.24%，其中有8個(gè)鉆孔見(jiàn)煤率達(dá)100%；平均下套管率達(dá)98.26%，具體見(jiàn)表2，鉆孔反演圖見(jiàn)圖2。3. 鉆孔施工情況孔號(hào)設(shè)計(jì)孔深實(shí)際孔深鉆孔見(jiàn)止煤見(jiàn)煤率下套管長(zhǎng)度下套管率25#191.82020-65.8；169.7-20248.56%19094.06%24#225.62010-39.5；171.7-20134.23%19094.53%23#2252310-67.5；81.2-114.3；133.3-23185.84%231100.00%22#224.52260-168.3；180.5-206.585.97%22097.35%2

7、1#224.1224.50-210.393.67%22098.00%20#223.72250-146；160.2-22593.69%21495.11%19#223.52290-142；163-22990.83%22899.56%18#223.32210-221100.00%22099.55%17#223.32230-223100.00%22199.10%16#223.22200-136.2；145.5-156；170.5-22089.18%220100.00%15#223.42200-220100.00%220100.00%14#223.5224.50-224.5100.00%22098.00

8、%13#223.9224.50-224.5100.00%22399.33%12#224.32260-226100.00%20289.38%11#224.92260-59.5；82-22690.04%22499.12%10#225.42260-226100.00%22599.56%補(bǔ)9#226.21700-170100%170100%8#227227.50-227.5100.00%227.5100.00%7#2282290-105.8；136.7-21479.96%22096.07%6#228.92290-86；100.8-22993.54%22799.13%5#230.11750-132.5；

9、143.2-17593.54%17499.43%表2. 17102（3）軌順“一孔兩消”順層鉆孔施工試驗(yàn)鉆孔資料3. 鉆孔施工情況圖2 鉆孔平面反演圖4. 效果考察4.1 抽采效果考察 根據(jù)鉆孔施工情況，選擇1225#共14個(gè)鉆孔作為一個(gè)考察單元，2017年5月2018年4月共抽采瓦斯量32.2萬(wàn)m3，瓦斯預(yù)抽率61.3%，具體見(jiàn)圖3。圖3 “一孔兩消”鉆孔月抽采量圖表4. 效果考察 鉆孔施工過(guò)程中，干管抽采純量基本保持在0.8m3/min左右，抽采濃度始終保持在60%左右。由于鉆孔施工技術(shù)成熟，鉆孔進(jìn)度較快，3月6日至3月19日快速施工3個(gè)鉆孔后，共施工14個(gè)鉆孔，抽采純量達(dá)3m3/min，

10、即百孔抽采純量21.5m3/min。具體見(jiàn)圖4、圖5。 選擇19#鉆孔進(jìn)行了單孔抽采考察，該孔抽采濃度穩(wěn)定在90%以上，2個(gè)月內(nèi)抽采純量0.320.55m3/min，之后較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在0.2m3/min，具體見(jiàn)圖6。4. 效果考察圖4 “一孔兩消”干管抽采純量曲線圖4. 效果考察圖5 “一孔兩消”鉆孔抽采純量曲線圖4. 效果考察圖6 “一孔兩消”單孔抽采純量曲線圖4. 效果考察4.2 效果檢驗(yàn) 1225#鉆孔考察單元，對(duì)應(yīng)17102(3)運(yùn)順共設(shè)計(jì)施工了6個(gè)效果檢驗(yàn)鉆孔，分別對(duì)“一孔兩消”鉆孔終孔間距較大區(qū)域及正常區(qū)域進(jìn)行考察，其中J2、J3、J4鉆孔布置在距“一孔兩消”鉆孔4m、5m、6.4

11、m位置，其余鉆孔布置在“一孔兩消”鉆孔正常間距位置。實(shí)測(cè)最大殘余瓦斯壓力0.35MPa，殘余瓦斯含量3.69m3/t。經(jīng)考察“一孔兩消”鉆孔在6.4m抽采半徑內(nèi)抽采效果達(dá)標(biāo)。具體見(jiàn)圖7、表3。4. 效果考察圖7 “一孔兩消”效果檢驗(yàn)鉆孔設(shè)計(jì)圖4. 效果考察表3.“一孔兩消”段殘余瓦斯壓力、含量測(cè)定統(tǒng)計(jì)表孔號(hào)煤層可解析量瓦斯含量實(shí)測(cè)瓦斯壓力J12.7933.62320.21J22.70913.53930.36J32.8653.69520.35J42.75253.58270.25J52.65083.4810.3J62.72853.55870.324. 效果考察4.3 安全高效掘進(jìn) 5月16日，巷道

12、進(jìn)入“一孔兩消”區(qū)域內(nèi)施工，5月26日夜班共施工101.9m巷道貫通，平均每天進(jìn)尺9.3m，實(shí)現(xiàn)了安全高效掘進(jìn)。 巷道掘進(jìn)執(zhí)行循環(huán)預(yù)測(cè)，防突預(yù)測(cè)最大指標(biāo)：Smax =3.5kg/m，q max =2.91L/min。掘進(jìn)期間巷道配風(fēng)量960m3/min，后方同時(shí)安排兩臺(tái)鉆機(jī)施工工作面順層鉆孔的情況下，回風(fēng)瓦斯最大0.23%，具體見(jiàn)圖8、表4。4. 效果考察圖8 “一孔兩消”段巷道進(jìn)尺圖表4. 效果考察表4. 17102（3）運(yùn)順“一孔兩消”段施工統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng)目日期配風(fēng)量(m3/min)T2最大瓦斯?jié)舛? % )最大絕對(duì)瓦斯涌出量(m3/min)日進(jìn)尺 （m）鉆屑量 （kg/m）瓦斯涌出初速度（L

13、/min）2018.5.169600.141.34 9.2 3.41.722018.5.179600.171.63 10.6 3.51.672018.5.189600.181.73 8.2 3.41.72018.5.199600.21.92 8.2 3.51.652018.5.209600.232.21 10.6 3.41.692018.5.219600.21.92 8.8 3.41.672018.5.229600.171.63 9.0 3.41.632018.5.239600.181.73 11.6 3.42.912018.5.249600.171.63 9.9 3.51.292018.5.259600.21.92 11.1 3.51.92018.5.269600.21.92 4.7 安全貫通5. 結(jié)論 5.1 圓滿完成了順層長(zhǎng)鉆孔“一孔兩消”技術(shù)創(chuàng)新試驗(yàn)項(xiàng)目，一個(gè)順層長(zhǎng)鉆孔，同時(shí)對(duì)采煤工作面和運(yùn)輸順槽進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽消突，節(jié)約大量穿層鉆