松软突出煤层水力压裂试验与抽采效果分析.pdf

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1、2012年1O月矿业安全与环保第39卷第5期松软突出煤层水力压裂试验与抽采效果分析喻晓峰(重庆工程职业技术学院，重庆400037)摘要：打通一矿为解决煤层瓦斯含量高、透气性系数低、瓦斯抽采效果差的问题，在M，、Ms煤层进行了穿层高压水力压裂试验，查清了松软突出煤层压裂所需的压力、流量等技术参数，考察了水力压裂过程发展规律、影响范围，以及抽采效果，探索出适合该矿有效治理煤层瓦斯的新途径。关键词：松软突出煤层；水力压裂；瓦斯抽采；效果中图分类号：TD713．34文献标志码：B文章编号：1008-4495(2012)05—007

2、5—02打通一矿煤层为松软突出煤层，其透气性系数层，压4孔压裂M。煤层，采用BZW200／56型泵。钻低，抽采效果差，抽采措施难以有效实施到位，严重孔布置见图1。威胁矿井采掘安全。鉴于此，在西区WIO瓦斯巷开展了穿层钻孔水力压裂试验，以期探索有效治理瓦斯的新途径。1工程概况矿井主采煤层为M、M煤层，M煤层作为上保护层首先开采，M煤层为被保护层。试验选择在WIO瓦斯巷施工穿层钻孔，分别对M，、M煤层进行高压水力压裂增透。WIO瓦斯巷对应W2706准备工作面运输巷。W2706工作面北为W2704对拉工作面南回风巷。图1水力压裂

3、钻孔布置不意图在WIO瓦斯巷上平巷，+210m中平巷处考察压裂孔采用ZYG一150型钻机施工，4个压裂孔的原始瓦斯参数及煤层水分含量：M煤层瓦斯含量施工参数均为倾角90。，钻孔直径75mm，扩孔直径为18．93—19．22m／t，瓦斯压力为1．74MPa，含水94mm，采用水泥砂浆封孑L。压1孔终孔于M，煤层量为1．15％；M煤层瓦斯含量为l9．09～20．85m／t，顶板1．5m，封孔至M，煤层底板；压2孔终孔于M，瓦斯压力为2．55MPa。煤层顶板1．5m，封孔至M煤层底板；压3、压4孔2水力压裂试验分别终孔于M，、M

4、。煤层顶板1．5m，压3孔封孔至2．1水力压裂钻孔布置及施工M煤层底板，压4孔封孑L至M煤层底板。试验水力压裂4个钻孔，分两阶段进行。第一2．2压裂现场情况阶段设计压裂孔压1、压2位于WIO瓦斯巷上平压1、压2孔采用HTB500型泵实施压裂。压巷，压1孔压裂M煤层，压2孔压裂M一M煤层，1孔在M煤层累计注水310．39m，泵压26．7～采用HTB500型高压泥浆泵，最大流量、压力分别为41．6MPa，流量0．6～13．7m／h，压力一流量变化见60m／h、50MPa。第二阶段设计压裂孔压3、压4，图2。压2孔压裂M--M煤

5、层，累计压入水量位于WIO瓦斯巷+210m下方，压3孔压裂M，煤390．13m，泵压17．0～24．4MPa，流量18．0～29．4m／h，孔内高压水渗透较快。收稿日期：2012—02—16；2012～04—23修订压3、压4孔采用BZW200／56型泵实施压裂。作者简介：喻晓峰(1979一)，男，江西九江人，讲师，工程压3孔压裂M煤层，累计压入水量102．6Ill，泵压师，现主要从事煤矿开采、煤矿安全的教学和科研工作。18．1—34．1MPa，流量3—4m／h。压4孔压裂ME—mail：yuxiaofengl9@163．

6、corn。·75·2012年lO月矿业安全与环保第39卷第5期5O50-一泵压404O一日室030202o10：≤：lO00500100015o020o0250o300O35o040o0时『目J／d压裂时间／min图3压裂钻孔与W8瓦斯巷未压裂钻孔图2压1孔流量、压力一时问关系曲线平均抽采瓦斯纯量对比曲线煤层，累计压入水量121m，泵压l5—25MPa，流量第30天排水流量仍为1L／h左右，前30d的单孔瓦6～8m／h，有水沿煤层倾向下方30，40nl处的检验斯纯量在0．OO4731～0．012511m／rain，约为未实

7、孔流出。施压裂钻孔的1．5—3．0倍。抽采31—60d，随着孔2．3试验情况分析内及周边煤层内水量逐渐排空，瓦斯体积分数从从图2中可看出，压1孔在高压水压裂过程中，30％～83％提高到94％，单孔瓦斯纯量达到经过多次反复压力下降过程，均对应出现明显的流0．022748～0．031757m／rain，为未实施压裂钻孔量上升，直至最终压力、流量相对稳定变化，压裂过的l1．3～25．5倍。程终止。试验表明，松软突出煤层水力压裂过程不同于高一渗一Ⅲ透／性)_硬、州煤絮层毒的压裂过程，其呈现出特有的4结语OOOO0OOO规律5∞性O

8、∞5。O5叭O叽5∞O∞1)松软突出煤层在水力压裂过程中呈现反复压从实际情况分析，在压2孔压裂过程中其水流力下降过程，在压力下降过程中均对应出现明显的量较大，根据压力降低的关系推断，该孔压裂M，一流量上升的特有规律性。M煤层，压裂范围较大，中间可能出现渗透率较大2)该矿煤层水力压裂影响范围为3O～70m