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低透气性煤层顺层钻孔水压预裂增透消突(白冰)
低透气性煤层顺层钻孔水压预裂增透消突技术研究
白 冰
((四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭煤矿,四川 广安 638607)
摘 要:本文针对低透气性煤层采用了一套新型水压预裂增透消突技术,通过有效实施,合理解决了低透气性煤层的瓦斯治理及防突问题,大大改善工人的工作环境,提高了煤矿生产的效率和安全状况。
关键词:低透气性煤层;顺层钻孔;水压预裂;增透消突
0 引言
李子垭煤矿1978年建成投产,迄今已开采30多年,随着矿井开采不断向轴部和井田边界延伸,机械化大功率生产与矿井的高效高产,对矿井瓦斯抽采达标提出了更高的要求,低透气性煤层瓦斯抽采已成为制约矿井安全、高效生产的第一因素,迫切需要一种新型的瓦斯治理工艺技术。
为改变低透气性煤层“瓦斯抽放难,突出难治理”的难题,李子垭煤矿于2011年9月在25011工作面首次运用了低透气性煤层顺层钻孔水压预裂试验,为李子垭煤矿低透气性煤层区域瓦斯治理和利用开创了一种新的途径,并取得了良好技术经济效果。
1 试验地点慨况
25011工作面位于李子垭井田北翼,煤层厚度1.05~1.50m,煤层平均厚度1.35m,煤层结构0.20(0.15)1.00m,3/t ,瓦斯压力为0.MPa,煤样瓦斯放散初速度△P=6,煤的坚固性系数f=0.25,煤层透气性系数为0.m2/(MPa2.d),煤层。K2 1煤层性、,导致钻孔布孔密集、工人劳动强度高、抽放,水压预裂是用泵将液体以高压大排量向注入时,由于注入速率大于吸收速率,而在储层内部产生张应力,当这个力超过某一方向的轴应力时,本身在这个方向上所受到的轴应力完全被液体所传导下来的外来力所克服,此时,随着外来力量的增加,在克服了本身破裂时所需要的力量后,在最薄弱的地方开始破损,裂缝延伸,的渗透率得到改善施钻孔施工采用向钻孔中注入高压水对煤体进行。后,将,记录下钻孔的瓦斯抽采流量和抽采浓度通过钻孔流量综合60m,孔间距50m,水压预裂钻孔的布置方式,将3,有效钻孔个数为208个,有效预抽时间为122天,计算得单孔平均瓦斯纯流量为0.0115 m3/min,水压预裂试验外抽采瓦斯纯量27.09万m3,钻孔个数为196个,有效预抽时间为168天,平均单孔瓦斯纯流量0.00571m3/min,顺层钻孔平均流量提高了20.1%。
3.4 突出危险性分析
为考察水压预裂增透消突技术的区域防突效果,8月10日~8月12日收集了水压预裂顺层瓦斯抽采区域和水压预裂影响外瓦斯抽采区域的突出危险性预测指标,包括瓦斯压力、瓦斯含量、K1指标、钻屑瓦斯解吸指标△h2和钻屑量S,见表13、表14。由表可知,水压预裂影响外顺层瓦斯抽采区域的突出预测指标值总体上都大于顺层水压预裂瓦斯抽采区域的突出预测值,这说明顺层水压预裂区域的煤与瓦斯突出危险性降低了,据统计,水压预裂试验区域外的顺层抽采区域2月23日钻孔全部投抽,水压预裂试验区域钻孔4月10号全部投抽,8月11日按照矿井抽采达标规定进行评估,水压预裂区域和顺层抽采区域均以抽采达标,由此说明水压预裂影响区域比水压预裂影响外区域缩短了25%。
表1 水压预裂区域外防突参数表
预测
次数 瓦斯压力(Mpa) 瓦斯含量(m3/t) 指标K1(mL·(g·min1/2)-1 指标△h2(Pa) 钻屑量S(kg·m-1) 1 0.445 7.829 0.42 8 2.8 2 0.456 6.455 0.3 10 3.1 3 0.501 6.842 0.36 12 3.2 4 0.421 5.732 0.32 11 3.5 5 0.435 7.136 0.39 10 3 6 0.457 6.857 0.35 9 2.9 表2 顺层水压预裂区域防突参数表
预测
次数 瓦斯压力(Mpa) 瓦斯含量(m3/t) 指标K1(mL·(g·min1/2)-1 指标△h2(Pa) 钻屑量S(kg·m-1) 1 0.122 2.08 0.18 4 2.1 2 0.151 2.28 0.2 5 2.5 3 0.113 1.79 0.15 5 1.9 4 0.135 1.95 0.17 3 2.1 5 0.128 1.82 0.19 4 1.9 6 0.142 2.24 0.21 4 2
3.5 瓦斯综合治理效果
25011北工作面通过水压预裂增透消突技术,在2011年11月~2012年2月回采期间水压预裂影响区域时未发生一二级瓦斯报警,瓦斯治理难度减小,未发生煤与瓦斯突出事故,采面回风瓦斯浓度未发生三级报警;确保了25011综采北工作面回采期间能够安全、快速生产,煤层瓦斯含量降低后,回采期间涌出的瓦斯量减少,减少了工作面的配风量,保证了通风系统的稳定,为矿井的安全生产提供了有力的安全保障,也为低透气性煤
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