水力化径向压裂快速防突揭煤技术应用.pdf

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1、煤矿现代化2013-r第5期总第116期水力化径向压裂快速防突揭煤技术应用张永明，冯合丽(鹤壁中泰矿业有限公司，河南鹤壁458010)摘要通过一440辅助水平胶带运输巷的揭煤实践，制订了合理、有效、可操作性强的水力化径向压裂综合防突技术及措施，能安全快速消除石门揭煤工作面瓦斯突出危险性。应用RFPA一2D数值研究软件，研究水力化径向压裂煤体，防治瓦斯突出措施的可行性和合理参数，实现了快速安全揭煤。采用金属骨架一注马丽散组合加固煤层技术，改善了煤的物理力学性质，起到了防突出、防自燃、防冒顶的综合作用。关键词石

2、门揭煤；径向压裂；防突技术；应用中图分类号：TD713．3文献标志码：B文章编号：1009—0797(2013)05—0013—021问题的提出3水力化径向压裂措施矿井三水平回风暗斜井一440m中段平巷比矿井在三水平回风暗斜井一440m中段平巷停掘处设始突标高一370m低70m，按照矿井突出危险性区域计3排、每排7个，计21个注水孔。钻孔坡度分别为预测结果及实测的瓦斯含量、瓦斯压力，本区域属突+26。、+38。、+50。，钻孔方位与巷道中心线的夹角出危险区。2009年5月开始矿方采取了穿层钻孔预分别为：0。

3、，左侧：1O。、20。、30。，右侧：10。、抽瓦斯的防突措施。8月份开始执行的《防治煤与瓦20。、30。。钻孔50mm。注水孔设计见下图，注水斯突出规定》提出了区域防突措施，已采取的防突措孔参数见表1。施需要补充。同时，已采取的防突措施还存在措施空表1注水孔参数白带，需完善加强。三水平回风暗斜井一440m中段平巷属该矿的扩建采区，2009年10月必须安全揭开煤层。否则，影响整个矿井扩建工期。这标明，必须拿出切实可行的突出石门揭煤快速消突措施和设计出完成的突出石门揭煤措施，保证10月能够安全揭煤。这种情况下

4、，矿方和河南理工大学开展了该项技术研究。2水力化径向压裂石门揭煤防突技术数值研究数值研究是一种很好的辅助工具，它可以帮助我们实现现场无法看到和做到的一些试验，通过数值研究和现场试验的对比研究，可以验证水力压裂煤体的理论可行性和确定合理的压裂参数，使水力压裂取得最佳效果。数值研究的关键在于建立模型和确定参数。本次研究采用RFPA一2D软件。通过四组模型是针对不同煤体强度，不同弹性模量，不同网格下的注水情况进行了对比分析。从中可以给我们的现场试验提供了一定的参考数据。图1回风暗斜井一440中段平巷平面图通过理论

5、分析和数值研究试验，课题组确定了本次水力压裂主要参数参考值：注水压力：-430l2～18MPa；封孔深度：3—4．5m；—440注水时间：20～40min(以注水压力下降30％为-450准)图2回风暗斜井一440中段平巷剖面图·13·煤矿现代化2013年第5期总第116期率高，注入马丽散比较容易。／／、＼本次试验共注入约1．5t马丽散，平均每孔约、0．12t。揭煤后证实，注马丽散固化措施效果很好。／I一壶QQ·。162。3c，40506076效益分析8。9。10)11o12o130146．1经济效益1591

6、6o17'18019020o21缩短揭煤工期，产生直接经济效益1236．03万元，该项目在我矿的试验研究与应用，在安全的前提下，图3水力压裂注水子L布置和参数图成功完成了三水平回风暗斜井一440m中段平巷石门，并在一450m轨道巷石门、一440m胶带巷石门揭煤4设计水力压裂秩序中推广应用，显著缩短了揭煤丁期，保证了矿井采掘根据回风暗斜井问一440m中段平巷实际情况，接替。产生直接经济效益1360．5万元，基本情况如考虑到石门揭煤区域已采取的抽放钻孔呈扇形布下：置，下部钻孔间距较近，较密集，容易压裂煤体，而上

7、(1)因该项目研究的消突措施操作方便，防突效部钻孔间距较远，较疏松，不易压裂，在设计水力压果明显，平均缩短T期2个月以上，节省揭煤期间通裂措施时就需要考虑压裂秩序，保证压裂效果。设计风、维护等费用19．1万元；的水力压裂秩序是：先压裂下排注水孔，每次压裂2X30X24×2×30×0．6X3+2×30X3X2×3～4个孔，两次完成下排压裂；之后，同样方法依次100×3=19．1(万元)．压裂中排孑L、上排孔。同样道理，每排水力压裂秩序(2)缩短石门揭煤巷工期，产生直接经济效益是先压裂中部孑L后压裂两侧孔。13

8、41．4万元：注水压力16MPa，注水时间可根据注水过程中压3月X30d／月X3班／d×lm／班×2XlOmX力及流速的变化来确定。根据以往的水力挤出试验经1．38fireX600元／t×3=1341．4(万元)验，当注水泵压降低为峰值压力的30％左右，可以作6．2潜在经济效益分析为注水结束时间，一般注水时间在30～60min左右。缩短石门揭煤工期，可以保证扩建采区回采工作面比计划时间提前投产，将产生巨大的潜在经