3401工作面底抽巷穿层水力压裂实施方案.doc

xxx煤矿2401工作面底抽巷 穿层水力压裂试验 技术方案 二〇一三年七月 1. 矿井概况 xxx井田位于黔西县城北东部，属甘棠乡管辖。井田东西长约8 km，南北宽约4.6 km，面积35.92 km2。xxx矿设计生产能力为一期0.6 Mt/a，达产1.2 Mt/a。矿井开拓方式为斜井单水平开拓，目前正在进行首个回采工作面——1401工作面的掘进工程，尚未形成采区及回采工作面。 （1）煤层及煤层顶底板 1401工作面布置在4#煤层之中。4#煤层为全区可采煤层，煤层厚1.24~5.83m，平均2.79m，全部可采，属较稳定偏稳定型煤层，是本区的主采煤层。煤层结构较简单，含夹矸0~3层，多为0~1层，东、西两端夹矸层数增多（2层）夹矸为泥岩、炭质泥岩，厚度0.08~0.68m。煤层顶板一般为泥质粉砂岩，局部为泥岩或粉砂岩，底板为泥岩，富含植物根部化石。 （2）地质构造 xxx井田位于黔西向斜北西翼近轴部地带，区内构造形态为次一级缓倾斜褶曲。地层总体走向NE，倾向以NW和SE为主，局部地段（转折端附近）为SW或NE。地层倾角较缓，一般5~10°；断层附近倾角常变陡，局部可达10~21°。井田内，次一级褶曲和断层均有发育，构造复杂类型为中等。4#煤层的富煤带在201-302-B405-J402-502孔一线，呈NE向条带状，煤厚一般3~4m。由该带向NW和SE，煤层均逐渐变薄。煤层总体呈单斜构造赋存，煤层走向60°~80°，倾角8°~10°，平均8°左右。无大的断裂构造，构造条件较简单。 （3）瓦斯及煤尘 经井下实测，4#煤层瓦斯含量最大达30.00 m3/t，瓦斯压力为2.5 MPa；煤的孔隙率为4.65~4.8 %，平均4.72 %；煤的坚固性系数（f）为1.6~1.8，平均1.7；煤的放散初速度（△P）为9.0~9.38 ml/s，平均9.19 ml/s；煤的吸附试验结果，a值为34.55~39.70，平均为36.54，b值为0.107~0.181，平均为0.148。在勘探及井下打钻过程中，部分钻孔会发生瓦斯涌出、软煤分层（粉煤）“喷泻”、垮塌及顶钻具现象。经鉴定，4#煤层为突出煤层。 根据《贵州省黔西县xxx井田煤炭勘探地质报告》，井田内共采煤尘爆炸样41件。试验结果，其火焰长度及岩粉均为“0”，全区均属无爆炸性煤层。 （4）通风系统 矿井形成全风压通风系统，主通风机型号为FBCDZNo.27，功率为200×2KW，根据目前矿井井筒的实际情况开启主通风机单级电机运行，确保各工作面风量符合《规程》要求。 （5）抽放系统 目前，矿井已经完成地面永久瓦斯抽放系统的安装，瓦斯抽放泵5台，型号为2BEC52，电机功率280KW，揭煤前使用一台瓦斯抽放泵，主斜井揭煤工作面使用D355管径聚乙烯瓦斯抽放管路，抽放系统安设如下： 地面瓦斯抽放泵站→主斜井→底抽巷掘进工作面 （6）巷道支护形式 根据地质资料，巷道顶板岩层基本稳定，压力不大，巷道设计直墙半圆拱形，锚网喷支护，喷厚度120 mm。若遇到破碎带，采用锚网+架棚喷射混凝土支护。 2. 实验选址 穿层水力压裂是从岩巷向煤巷中打钻，之后在岩巷段实施封孔，向煤巷段钻孔中注入高压水，当水压入的速度远超过煤层的自然吸水能力时，由于流动阻力增加，进入煤层的液体压力逐渐上升，当超过煤层上方的岩压时，煤层内原来的闭合裂隙就会被压开形成新的流通网络，煤层渗透性就会增加。 xxx矿目前正准备进行2401工作面底抽巷的掘进工程，为了增加预抽效果，缩短预抽时间，减小钻孔施工工程量，拟在底抽巷进行穿层水力压裂试验。现场施工示意图如图1所示。 图1 穿层钻孔水力压裂现场施工示意图 由于煤层的起伏变化，为避免底抽巷距离煤层底板过近造成水力压裂诱导突出，水力压裂必须选择在底抽巷距离煤层底板不小于13 m的位置进行。 3. 压裂施工设备情况 井下水力压裂试验需如下设备及材料： （1）xxx矿高压水泵1台（泵需满足压力30 MPa以上，流量200 L/min左右即可）； （2）矿用QB-152便携式气动注浆泵1台； （3）矿用本安型数字压力表1个； （4）高压胶管及与之相配合的“三通”阀门：额定压力不低于40 MPa，长度视具体施工地点而定（从泵站到施工地点的长度），一般综采面的乳化水管即可满足要求； （5）无缝钢管（注水用）：外径1寸，壁厚3.5 mm，每节长2 m，总长度视具体施工设计确定，两端需焊接快速接头； （6）PVC管（注浆封孔和回浆用）：xxx矿目前采用的PVC管。 （7）高压流量表1个，工作压力不低于所选泵型额定压力的要求； （8）普通硅酸盐水泥和白水泥按3.5：1比例并掺加速效膨胀水不漏（水泥：水不漏=8：1），具体用量视具体施工设计确定。 水力压裂及效果检验 （1）施工压裂孔 按第2部分要求在24