永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究

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1、永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王书琪指导教师：沈大富教授级高工学位类别：工程硕士（矿业工程领域）重庆大学资源及环境科学学院二〇一五年十一月ResearchonGasPreservingofDeepSandstoneRoofandGasControlbyHydraulicFracturinginYongchuanCoalMineAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDe

2、greeByWangShuqiSupervisedbyProf.ShenDafuSpecialty：ME(MiningEngineeringField)CollegeofResourcesandEnvironmentalScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaNovember,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要针对永川煤矿在深部回采及深部顶板砂岩中掘进时的瓦斯异常涌出问题，本文应用瓦斯地质学理论、沉积岩石学理论、岩心分析技术及水力压裂技术，研究深部顶板瓦斯赋存成因、赋存特征及其与瓦斯涌出关系，制定水力压裂治理瓦斯措施

3、。取得如下认识：①通过分析永川煤矿地质条件对深部顶板瓦斯赋存的控制作用，弄清深部顶板瓦斯成因。研究表明，永川煤矿背斜构造与深部断层发育具有控气作用；须家河组六段地层受到其上覆红色泥岩地层的封闭；须家河组五段的大龙煤层是深部砂岩顶板储气的重要气源层；地下水运动为瓦斯由煤层向深部顶板的运移提供动力；深部顶板泥岩和断层具有良好的水力封闭性；深部顶板的地应力难于释放和调整，提供瓦斯赋存的高地应力环境。②通过分析深部顶板砂岩的碎屑成分、结构组成、孔隙特征、孔隙流体饱和度，及其与顶板瓦斯涌出的关系，找到常规钻孔预抽无法有效治理顶板瓦斯的原因。研究表明，深部顶板砂岩样品以长石石英砂岩

4、、岩屑石英砂岩为主，具有较高的成分成熟度和结构成熟度；取样段整体上具有较低孔隙度、渗透率，平均孔-32隙度为4.33%，平均渗透率为0.079×10μm，计算出深部顶板瓦斯地质储量为837.82×10m，顶板砂岩纵向上具有较强非均质性；砂岩孔隙以含气为主，深部层位孔喉结构发育更好，但取样段砂岩孔喉的整体连通能力差。③通过调查深部顶板瓦斯涌出及治理情况，考察砂岩敏感性及水力压裂增渗效果，提出水力压裂治理深部顶板瓦斯方案。研究表明，采区内上邻近层大量瓦斯涌出是由于，采空区面积大而提供瓦斯涌入空间、深部砂岩顶板存在瓦斯和油气赋存的有利条件、采掘活动对顶板卸压形成瓦斯流通通道、

5、瓦斯压力与地应力梯度是涌出动力；瓦斯治理方案为，在上位顶板卸压钻孔抽采的基础上，采掘卸压之前，在压裂用水中加入3%KCL，对常规钻孔进行水力压裂，预抽顶板内瓦斯，在采掘卸压过程中，将压裂钻孔与上位顶板卸压钻孔一起进行抽采。关键词：砂岩顶板，瓦斯涌出，瓦斯赋存，岩心分析，水力压裂I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAimedattheproblemofabnormalgasemissionatcoalrecoveringandsandstoneroofdriftingindeeproofofYongchuancoalmine.Gasgeology,sedimen

6、tarypetrology,coreanalysesandhydraulicfracturingareappliedforresearchinggaspreservinganditsrelationwithgasemission,andgascontrolbyfracturing.Resultshows:①Byanalyzingthecontrolactionofgeologicalconditionstogaspreserving,inordertoknowgasformation,thispaperconcludesthat,anticlinestructurean

7、dfaultdevelopmentofdeeproofhavegascontroleffect.Theoverlyingredmudstonestrata65sealsT3xjstrata.DalongcoalseaminT3xjstrataisanimportantgasresourcetodeeproof.Groundwatermovementisdrivingpowerofgasmigrationfromcoalseamstodeeproofwheremudstoneandfaultbecomehydraulictraps.Geos