穿层钻孔区域消突综合技术方案(潘一矿)

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1、淮南矿业集团潘一煤矿2631（1）高抽巷穿层钻孔区域消突综合技术方案（讨论稿）河南理工大学二00九年十月I目录1潘一矿试验点概况与技术背景12综合水力化工艺和技术参数考察33钻孔设计及施工33.1钻孔控制范围33.2钻孔间距43.3钻孔直径43.4钻孔施工54水力冲孔技术55水力压裂技术55.1水力压裂技术参数55.2水力压裂工艺工程85.2.1注水前85.2.2注水过程中85.2.3注水后95.3装备及仪器仪表106封孔抽放117区域消突效果的考察117.1区域消突指标117.2消突钻孔布置方式合理性考察127.3区域消突效果考察孔的布置方式127.4回采工

2、作面区域消突效果评价方法13I1潘一矿试验点概况与技术背景潘一矿11-2煤层是突出煤层，于2000年12月02日，在东二2351（1）上风巷在放炮掘进时发生了1次压出，压出标高-620m，压出煤量10t，瓦斯量279m3。2631（1）高抽巷位于西三采区（F4断层下盘），被掩护的2621（1）下顺槽标高在-590m左右，2个实测瓦斯压力分别为3.1MPa（-700m）和1.42MPa（-580），因此，工作面瓦斯压力在1.5MPa左右，f值分别为0.69~1.25，瓦斯放散初速度为7~9，根据根据“集技［2008］310号文”规定，该区域11-2煤层属于突出危

3、险区。2621（1）下顺槽以块状为主，少量粉沫状、片状，属半亮型，厚1.1～1.8m，平均煤厚1.4m。工作面中东部11-2煤层发育一层伪顶，由泥岩及煤线组成，易冒落，厚0～1.28m,平均厚度0.5m。工作面东部受F4断层组牵引影响，煤层产状变化较大，预计11-2煤层产状为：180～266°∠4～8°。根据国家安全生产监督管理总局第19号令《防治煤与瓦斯突出规定》第十五条，“。。。。。。确保在突出煤层采掘前实施区域防突措施”，因此，在采掘前必需采用区域防突措施，即开采保护层和穿层孔预抽。突出煤层往往地应力和瓦斯压力大、瓦斯含量高，透气性低，导致煤与瓦斯突出问

4、题日益严重和复杂，防突措施必需具备以下三个特点：①潘一11-2煤层以压出为主，即地应力是控制突出的主要因素，要求防突措施具有卸压的效果；②透气性低，煤层透气性系数为150.001～0.01m2/MPa2.d，属于难以抽采的煤层，要求消突措施必须具有增透效果；③多数煤层都具有突出危险性，无突出危险性的解放层越来越少，即保护层也需要消突；同一煤层具有突出危险性的面积越来越大，而且高地应力的参与使煤与瓦斯突出区域预测越来越复杂，划出无突出危险区的可能性越来越小，因此，保护层的区域消突措施受条件限制，具有一定的局限性。针对以上突出特点，必需采用结合卸压增透措施的穿层钻

5、孔区域消突。目前被各矿区广泛推广应用的卸压增透消突措施就是水力冲孔技术和水力压裂技术，这两项措施在不同煤层均取得较好的应用效果，不但能保证有较好的卸压增透效果，而且在低透气煤层的有效抽放影响半径均达到5m以上，大大节省了工程量和抽放时间。但两个技术措施都有一定得局限性，水力冲孔技术措施针对较硬煤体和下向孔，消突效果较差；水力压裂仅靠高压水压裂煤体增加裂隙来提高煤层透气性，由于没有卸压空间，被压开的煤体在注水压力撤除之后，重新闭合，只在较短时间内起到卸压增透效果，特别是对软煤来说。因此，结合两者优点，使两个措施形成互补，我们提出采用水力冲孔+水力压裂的穿层钻孔区

6、域消突措施，分为3种工艺方案：（1）考虑2631（1）高抽巷掩护2621（1）下顺槽钻孔为下向孔，且煤体相对较硬，不利于冲孔，仅采用水力压裂；（2）先采取水压裂将煤体压开，然后采用水力冲孔，以冲出更多煤体，防止水力压裂产生的裂隙闭合；（3）15先采用水力冲孔，形成一定得卸压空间，然后在采用水力压裂，保证较大范围内形成贯通裂隙，水力冲孔钻孔相当于松动爆破控制孔的作用。井下水力压裂的基本原理即将压裂液高压注入煤（或岩）体中原有的和压裂后出现的裂缝内，克服最小主应力和煤岩体的破裂压力，扩宽并伸展和沟通这些裂缝，进而在煤中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性

7、。2水力压裂装备系统压裂系统由压裂泵、水箱、压力表、专用封孔器等组成如图1所示。图1压裂系统布置示意图（1）压裂泵与水表：压裂注水泵采用额定压力为31.5MPa、额定流量为80L的BRW80/31.5型煤矿用乳化液泵（南京六和煤矿机械有限责任公司生产）；注水泵安装压力表、水表及卸压阀门等附件，试验选用SGS型双功能高压水表，该表集注水水量和压力计量功能于一体，能够同时测量注水的压力、流量和水量。额定压力31.5MPa，最小流量0.1m3/h，最大流量5m3/h，最小读数0.0001m315，测量允许最大误差为5%。（2）压裂管路：采用R13-51-35MPa型

8、钢丝缠绕液压软管（平顶山市矿益胶管制品