水力压裂提高煤层瓦斯抽采效率技术研究.pdf

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1、能源技术与管理2012年第3期doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2012．03．034水力压裂提高煤层瓦斯抽采效率技术研究荣景利，高亚明z，郭永敏，隽柏君(1．通化矿业集团松树煤矿，吉林白山134300；2．徐州博安科技发展有限责任公司，江苏徐州221008；3．通化矿业集团，吉林白山134300)[摘要]结合松树矿现场实际情况，详细介绍了水力压裂工艺，并对水力压裂技术提高瓦斯抽采效率进行了研究。研究表明：水力压裂技术可以显著提高瓦斯抽采效率，并且可以有效地延长瓦斯抽采时间，对突出煤层起到了很好的消突效果，也为今后的瓦斯抽放积累了宝贵

2、的经验。[关键词]水力压裂；瓦斯抽采；透气性系数[中图分类号]TD712+．6[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2012)03084_O2有资料都借鉴地质报告，由Ⅶ、Ⅷ勘探线剖面控制0引言区内东侧有r断层，r断层为正断层，走向为75。左长期以来，我国煤矿煤与瓦斯突出、冲击地压右，倾向NW，落差在8～12ITI之间，预计对采区的和顶板事故等煤岩动力灾害事故频发，损失严重，掘进会造成一定的影响。给采掘工作带来了很大的困难和危险_1_。通过预抽2现场实验煤层内瓦斯可以有效地防治动力灾害的发生2_，但是预抽煤层瓦斯，消除突出煤层，降低煤层的瓦2．1钻孔

3、施工及压裂工艺斯含量和压力及减少采掘作业的瓦斯涌出量，抽2010年12月9日，首先在+206Ill西1号钻采效果的好坏，主要取决于煤层的透气性。因此，场布置了3个高压注水考察孔，1号孔和2号孔要保证良好的抽采效果，必须提高煤层的透气性，终孔间距为15111，2号孔和3号孔终孔间距为目前煤层增透的技术主要有高压水射流割缝、爆10In，孔深为：1号孔54In、2号孔52．5ITI、3号孔破增透和水力压裂等措施。85．9In，终孔位置均在I层煤顶板以上0．5In处，结合松树矿的实际情况，研究水力压裂技术封孔、注浆封孔长度20Ill，封孔材料为徐州博安进行煤层增透效

4、果，以及对瓦斯抽采效率的影响，科技发展有限责任公司研发生产的PD材料注为以后松树矿提高煤层瓦斯抽采效率提供新的途浆，并对3个孔抽放管加设孔板流量计，每天进行径。指标参数测量。于2011年1月28日开始压裂，实验选用1矿井概况3ZSB一135／17型高压注水泵，在2号孔进行了松树矿+206in西二采区经煤炭科学总院抚350rain的注水，注水压力最高达到12．5MPa，注顺分院鉴定为突出危险区，煤层瓦斯压力水量0．15mS／min。29日又选用了BPW8013105型1．65～3．98MPa，煤层瓦斯含量8．17～11．31mS／t，煤的高压注水泵，对2号钻孔

5、继续注水，由于该注水层透气性系数0．030—0．037m3／(MPa·d)。煤层透气泵功率大，开机仅注水20rain压力就达到了性系数低于规定的<0．1mS／(MPa·d)的参数，属于27．5MPa，注水量达到0．36m3／min，提高了2．4倍。较难抽放煤层。经过注水210min，注水量12．6ITI后，巷道30in现场实验在+206m水平掘进工作面进行，该范围内开始出水，又注水240min，注水量14．4m3掘进工作面位于西侧，东起U8火成岩墙，西至松后，巷道40in范围内开始出水，压力由27．5MPa树矿矿界，北起+210m煤层底板等高线，南至降为10

6、．5MPa，共计用了450min的注水；30日对+296．1～+297．1in标高采空区，平均走向长为390113，1号孔进行注水，经过470min的注水后，1号孔平均倾斜长为370In。该掘进区域地质构造比较由开始的27MPa降至8．5MPa；31日3号孔注水复杂，呈单斜构造，由于该区域没有巷道控制，所165min开始卸压降至8MPa。2012年第3期荣景利，等水力压裂提高煤层瓦斯抽采效率技术研究852．2瓦斯抽采效率结果分析斯浓度与纯瓦斯流量逐渐回落；3号钻孔压裂后钻孔封孔完成后，立即对钻孔抽放参数进行抽采瓦斯浓度与纯瓦斯流量出现波动，压裂完成测试，经过

7、6d考察瓦斯浓度最高为8．5％，纯瓦后抽采瓦斯浓度与纯瓦斯流量迅速升高，在2月斯流量为0．017m3／min。2日达到极大值，之后逐渐降低，2月7日抽采瓦压裂完成后，立即对3个抽放孔对接抽放管斯浓度与纯瓦斯流量又迅速升高，在2月8日再路，进行瓦斯抽采，经过连续多天的观察，压裂前次出现极大值，其后抽采瓦斯浓度与纯瓦斯流量后的瓦斯抽采的各项参数有了明显的变化，测试降低，但是抽采瓦斯浓度与纯瓦斯流量逐步升高。结果如图1～3所示。在压裂前后抽采浓度和抽采时间均有明显提高，压裂前抽放浓度最高为8．5％，持续35d后F丽丽而一·16衰减至l％～2％之间，压裂后抽采15d

8、后抽采浓度依然保持在20％以上，1号钻孔甚至接近80