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顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施-【新闻】计数器

发布时间:2021-04-20 12:25:30 阅读: 来源:打包带厂家

顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施

21111(1)顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度较低,为提高条带穿层钻孔的预抽效果,达到快速消突的目的,选择对该处采取水力压裂增透技术。为保证水力压裂工作安全有序进行,特编制本安全技术措施方案。 一、试验地点基本概况 1、试验地点概况 21111(1)顺槽底抽巷(-790m东翼胶带机大巷)为二水平运煤大巷,兼做21111(1)顺槽掩护巷。巷道断面形状为直墙半圆拱,巷道净宽×净高为:5500mm×4350mm。该巷道内共安排3台钻机正常施工,现第一台钻机在78组钻孔处向西施工,第二台钻机在123组钻孔处向东施工,第三台钻机在157组处向东施工,本次压裂方案设计2个压裂钻孔(钻孔间隔50m),2#、3#压裂孔自西向东布置,施工地点分别在130、135组穿层钻孔处,该段范围内87~123组、140~157组穿层钻孔已施工。 2、水力压裂地点煤层顶底板情况 11-2煤层老顶为粉细砂岩,厚度2.4~11.5/7.44m,浅灰白色,细粒结构,顶部颗粒较细,层内含白云母薄片及暗色矿物。 直接顶为11-3煤砂质泥岩,厚度0~5.3/3.32m,砂质泥岩:灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。11-3煤:黑色,碎块至粉末状,沥青光泽,暗煤。 11-2煤层直接底为泥岩11-1煤,0~9.08/4.52m,泥岩:灰色、局部深灰色,泥质结构,层内含较多植化碎片,薄层状,岩性较脆,易碎,岩芯局部完整,局部发育碳质泥岩。11-1煤:黑色,粉末状为主,暗煤。 老底细砂岩2.84~31.7/14.34m,细砂岩:浅灰色,块状,细粒,石英长石为主,硅钙质胶结,分选差,顶部与泥岩互为薄层状,水平层理,抗压强度为37.5Mpa。 21111(1)顺槽底抽巷布置于细砂岩下的中砂岩层下部,巷道顶板为中砂岩。中砂岩7.44~27.18/15.52m,灰白色,中粒结构,含少量粗粒成分,层理不明显,层内含少量暗色矿物,钙质胶结,顶底部发育有裂隙,岩性坚硬致密。 附图1:综合柱状图。 3、瓦斯地质情况 瓦斯含量:该区段所掘地段11-2煤层自然瓦斯含量为3.1~8.0m?/t。该区段11-2煤层底板标高为-759.1~-715.2m,根据“集技[2009]304号”文规定:该区段属于突出危险区;瓦斯压力:根据11-2煤层瓦斯地质图,预计该区段瓦斯压力为1.5~2.5Mpa。试验处实测瓦斯含量1.5Mpa,140组处实测瓦斯含量6.64m?/t。 4、通风情况 21111(1)顺槽底抽巷为全负压通风巷道,风量为1400m?/min。 通风路线: 第二副井→-790m1#轨道石门→-790m东翼轨道大巷→21111(1)顺槽底抽巷→水力压裂钻孔施工地点→-790m东翼胶带机大巷回风斜巷→东二11槽轨道下山→东二回风上山→东风井 附图2:21111(1)顺槽底抽巷水力压裂通风、监测、避灾警戒系统示意图 5、抽采系统 抽采路线:地面抽采泵站2BEY-72→瓦斯抽采孔(Φ630mm)→-630m回风大巷(Φ630mm)→-530-790m东翼暗副斜井(Φ630mm)→21111(1)顺槽底抽巷(Φ273mm) 二、水力压裂设备选型安装及相关设备材料 1、压裂泵选型 水力压裂设备选型为南井六合煤矿机械有限公司生产的BRW/200-56型乳化泵,额定压力56MPa,额定流量200L/min。 2、相关设备材料 高压水力压裂系统由压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。 3、高压系统安装 水力压裂泵安设在试验地点向东100m处,井下供水管连接至高压注水泵水箱进水口,通过压裂泵加压后,用Φ25mm高压胶管,连接到压裂钻孔的高压封孔管上,将高压水流输送至钻孔内,压裂孔孔口处的高压封孔管上必须安设高压闸门、卸压阀等。 附图3:21111(1)顺槽底抽巷水力压裂系统安装示意图 三、水力压裂实施方案 (一)水力压裂原理 水力压裂技术主要机理:通过高压快速驱动水流,在短时间将大量的水挤入煤层微裂隙,微裂缝扩宽伸展后,使煤层发生碎裂,产生网状结构的次生裂缝与裂隙,从而增加煤层的透气性。同时高压水进入煤层微裂隙,置换部分煤层吸附瓦斯。 (二)水力压裂工艺流程 1、水力压裂工作工艺流程 压裂设备安装→压裂钻孔设计与施工→测定煤层原始瓦斯含量及水份→压裂钻孔封孔→水力压裂→压裂效果检验→施工抽采钻孔→数据分析 2、各工序工作标准及要求 (1)压裂设备安装 机电运输管理一科负责提供水力压裂设备供电设计;勘探处根据设计要求安装好高压注水泵、高压水管路系统,根据设计要求安装供电系统,信息工区安装远程电视监测系统;机电修配中心负责设备调试工作。所有系统安装、调试完成,经机电运输管理一科等单位验收合格后,方可开始水力压裂。 (2)压裂钻孔设计与施工 压裂钻孔选择在21111(1)顺槽底抽巷8W19点向东6.6m、43.4m分别施工2#、3#孔,采用ZDY-3200S型钻机配Φ113mm金刚石复合片钻头施工,第一次施工至煤层底板法距2m位置,退出钻杆后,下一根2m注浆管进行注浆封堵裂隙,使用普通水泥,压力不小于4MPa,凝固48小时后,利用Φ94mm钻头进行透孔,钻孔终孔止于距11-2煤层顶板0.5米处,钻孔必须严格按照设计参数进行施工,在钻孔施工中,应准确记录钻孔参数、钻孔见各煤层时的长度,钻孔在煤层中的长度,以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。 附表1:钻孔施工情况记录表 附图4:水力压裂钻孔设计图 (3)测定煤层原始瓦斯含量及水份 压裂钻孔施工期间,通防一科安排防突实验室人员做好瓦斯含量测定准备工作,钻孔见煤后,用DGC瓦斯含量快速测定仪测定煤层原始瓦斯含量,并收集煤样进行煤层水份测定,并做好相关记录。 (4)压裂钻孔封孔 钻孔封孔采用“一堵多注、带压注浆”方式进行封孔。 ①孔内全程下入Φ25mm内径压裂管至孔底,压裂管每根长1m,采用特制接头连接。实管下至见煤点后0.5m位置,其余见煤段为高压筛管(最上段筛管带堵头,且筛管采用纱布包裹)。 ②压裂钻孔孔口段10m送入Φ25mm内径的超高压无缝纲管,抗压能力不小于50MP。每根无缝钢管长2m,采用特制接头连接; ③压裂管外露孔口不小于400mm,孔外的一根无缝钢管尾端焊接Φ25mm高压直通快速接头,确保能正常与两根Φ19mm内径高压缠绕钢编管连接。为确保钢管不从孔内向下滑,还需在最后一根钢管孔外段加工支撑块。 ④钻孔孔内下4分注浆管、返浆管,其中返浆管下至见煤位置,注浆管超过孔口封堵段长度0.3m。 ⑤孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉纱进行封堵固定。封堵长度不小于2m、同时在孔口打入木塞加固。 ⑥聚氨酯固孔结束后,利用注浆泵进行带压注浆,用普通水泥、白水泥对进行封堵,水灰比为0.7:1,普通水泥和白水泥比例为3:1,根据实际情况采用多次带压注浆进行封孔,注浆压力不得小于4Mpa。 ⑦注浆结束待水泥浆沉降后,通过返浆管再次向孔内进行注浆,直至压裂管返浆,反复进行2~3次。压裂孔注浆凝固至进入11-2煤层0.5m处。 附图5:水力压裂钻孔封孔示意图 (5)水力压裂过程 ①压裂试验数据监测 试验中采用远距离操作。 为精确计算并实施监测孔内压力变化,试验中要记录压裂泵处监测到的泵注压力,并设计在压裂孔孔口安装压力传感器,实现孔内压力变化的远距离精确监测(压力传感器数据记录表见附表2)。

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