气相压裂技术在立井揭煤中的应用

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1、气相压裂技术在立井揭煤中的应用　　摘要：主要介绍立井揭煤施工过程中，采用CO2气相压裂施工的工艺流程、技术特点，并通过在赵庄煤业南苏回风井揭煤前压裂工作，证明气相压裂的安全可靠性，以及在技术经济学上比传统揭煤所占有的优势。Abstract：ThispapermainlyintroducesthetechnologicalprocessandtechnicalfeaturesofCO2gaseousphasefracturingconstructionintheconstructionprocessofsubverticalcoaluncovering.Throughthefrac

2、tureworkbeforethecoaluncoveringinNansuturnairshaftofZhaozhuangCoal，itprovesthesafereliabilityofgaseousphasefracturingandtheadvantagesintechnologicaleconomicscompareswiththetraditionalcoaluncovering.关键词：立井揭煤;气相压裂;防突;预裂Keywords：subverticalcoaluncovering;gaseousphasefracturing;outburstprevention

3、;presplitting中图分类号：TD235文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）04-0049-020引言6立井井筒揭煤前，进行气相压裂工作，是为了预防瓦斯突出，提高煤层的透气性和预抽效果，缩短揭煤预抽时间，达到安全快速揭穿突出煤层的目的。对煤层实施气相压裂增透，增大煤层的透气性，提高预抽瓦斯浓度、流量及抽放率。1气相压裂技术原理气相压裂技术是利用CO2液相、气相间转换特性进行爆破。在31°C以下、7.2MPa压力时以液态存在，而超过31°C，无论其压力多大，液体CO2瞬间膨胀为气体，体积极速膨胀对周围物体进行爆破。在压裂管内用专用高压泵充装液态CO2，使用

4、时通过化学加热，使液态CO2在20ms～40ms内迅速转化为气态，其体积瞬间膨胀600多倍，压力剧增至设定压力，将爆破片冲破，高能CO2气体瞬间从压裂管喷气孔孔内爆发，对煤体作用，从而达到物理爆破增透的目的。压裂瞬间能使煤层产生大量裂隙，煤体内被填充或压实的裂隙被重新打开，产生大量人工微裂隙，开启原有闭合裂隙，从而提高煤层透气性、渗透率，促使大量吸附状态的瓦斯转化为游离状态，并为游离状态的瓦斯提供释放通道，提高瓦斯抽采效率，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，有效降低或解决煤层中的瓦斯问题。高能气体从液态转化为气态是一个吸热过程，不会产生高温和火花，因此不会引发瓦斯和煤尘爆炸事故，且对瓦

5、斯和煤尘有稀释作用。2赵庄南苏风井工作面概况6赵庄南苏回风立井井筒设计深度为775m，井筒净直径为？准7.0m，回风井井筒施工至标高+274.66m（垂深709.94m）揭露3号煤层，煤层厚度为4.99m，底板标高+269.67m;回风井3#煤层厚度为4.99m。根据《赵庄煤业南苏地质报告》及《赵庄煤业南苏初设》资料，该区域无突出危险性，依据钻孔报告原始瓦斯含量为15.13m/t，原始瓦斯压力为1.16MPa。3气相压裂工艺及技术参数3.1赵庄煤业南苏回风井气相压裂设计参数南苏回风井井筒距离3#煤层顶板法距7m。施工气相压裂23个，普通预抽钻孔54个，共计77个，进行瓦斯抽放。压

6、裂钻孔和预抽钻孔按照半径为5m的内接正6边行设计，六边形中心为压裂钻孔，6个交点为普通预抽钻孔。见图1南苏回风井气相压裂钻孔设计图。南苏回风井普通预抽钻孔实际参数见表1，压裂钻孔实际参数见表2。3.2气相压裂施工工艺如图1所示南苏回风井共布置4圈压裂钻孔，6圈预抽钻孔，共计77个钻孔。打眼施工顺序按照由井筒壁向井筒中心施工，完成一个预抽孔后，用囊袋固定抽放pvc管底部，在注入500mm左右高的水泥浆进行临时封孔，为避免气相压裂压坏临时封孔，在气相压裂完毕后再对抽放孔进行注浆灌满进行永久封孔。3.2.1压裂器材的连接、推进6①压裂杆入孔前逐一检查是否存在漏气、电阻异常现象（对电阻异

7、常的要做好标记，上井后逐一排查问题），确认正常后方可将压裂杆推入钻孔。②在压裂杆下放时使用倒链（2个）和人工配合下放，将倒链固定在压裂杆上方的支架，同时在待推进压裂杆的尾部用管卡与倒链连接，首先人工推进，一个倒链用作固定压裂杆滑落孔内，等人工推提不动时使用另一个倒链下放压裂杆，安装管卡时，要保证吃力有效。③当推入孔内的压裂杆的数量达到要求后，连接推杆，将信号线连接稳固，并将其固定于推杆之上，随推杆的推进而逐步引出。④所有杆体推入过程中禁止旋转。⑤用小支架将推杆固定在工作面上，支架