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1、氣相壓裂技術(shù)在立井揭煤中的應用 摘要：主要介紹立井揭煤施工過程中，采用CO2氣相壓裂施工的工藝流程、技術(shù)特點，并通過在趙莊煤業(yè)南蘇回風井揭煤前壓裂工作，證明氣相壓裂的安全可靠性，以及在技術(shù)經(jīng)濟學上比傳統(tǒng)揭煤所占有的優(yōu)勢。Abstract：ThispapermainlyintroducesthetechnologicalprocessandtechnicalfeaturesofCO2gaseousphasefracturingconstructionintheconstructionprocessofsubverticalcoaluncovering.Throughthefrac
2、tureworkbeforethecoaluncoveringinNansuturnairshaftofZhaozhuangCoal，itprovesthesafereliabilityofgaseousphasefracturingandtheadvantagesintechnologicaleconomicscompareswiththetraditionalcoaluncovering.關(guān)鍵詞：立井揭煤;氣相壓裂;防突;預裂Keywords：subverticalcoaluncovering;gaseousphasefracturing;outburstprevention
3、;presplitting中圖分類號：TD235文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）04-0049-020引言6立井井筒揭煤前，進行氣相壓裂工作，是為了預防瓦斯突出，提高煤層的透氣性和預抽效果，縮短揭煤預抽時間，達到安全快速揭穿突出煤層的目的。對煤層實施氣相壓裂增透，增大煤層的透氣性，提高預抽瓦斯?jié)舛?、流量及抽放率?氣相壓裂技術(shù)原理氣相壓裂技術(shù)是利用CO2液相、氣相間轉(zhuǎn)換特性進行爆破。在31°C以下、7.2MPa壓力時以液態(tài)存在，而超過31°C，無論其壓力多大，液體CO2瞬間膨脹為氣體，體積極速膨脹對周圍物體進行爆破。在壓裂管內(nèi)用專用高壓泵充裝液態(tài)CO2，使用
4、時通過化學加熱，使液態(tài)CO2在20ms～40ms內(nèi)迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，其體積瞬間膨脹600多倍，壓力劇增至設定壓力，將爆破片沖破，高能CO2氣體瞬間從壓裂管噴氣孔孔內(nèi)爆發(fā)，對煤體作用，從而達到物理爆破增透的目的。壓裂瞬間能使煤層產(chǎn)生大量裂隙，煤體內(nèi)被填充或壓實的裂隙被重新打開，產(chǎn)生大量人工微裂隙，開啟原有閉合裂隙，從而提高煤層透氣性、滲透率，促使大量吸附狀態(tài)的瓦斯轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)，并為游離狀態(tài)的瓦斯提供釋放通道，提高瓦斯抽采效率，降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力，有效降低或解決煤層中的瓦斯問題。高能氣體從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)是一個吸熱過程，不會產(chǎn)生高溫和火花，因此不會引發(fā)瓦斯和煤塵爆炸事故，且對瓦
5、斯和煤塵有稀釋作用。2趙莊南蘇風井工作面概況6趙莊南蘇回風立井井筒設計深度為775m，井筒凈直徑為？準7.0m，回風井井筒施工至標高+274.66m（垂深709.94m）揭露3號煤層，煤層厚度為4.99m，底板標高+269.67m;回風井3#煤層厚度為4.99m。根據(jù)《趙莊煤業(yè)南蘇地質(zhì)報告》及《趙莊煤業(yè)南蘇初設》資料，該區(qū)域無突出危險性，依據(jù)鉆孔報告原始瓦斯含量為15.13m/t，原始瓦斯壓力為1.16MPa。3氣相壓裂工藝及技術(shù)參數(shù)3.1趙莊煤業(yè)南蘇回風井氣相壓裂設計參數(shù)南蘇回風井井筒距離3#煤層頂板法距7m。施工氣相壓裂23個，普通預抽鉆孔54個，共計77個，進行瓦斯抽放。壓
6、裂鉆孔和預抽鉆孔按照半徑為5m的內(nèi)接正6邊行設計，六邊形中心為壓裂鉆孔，6個交點為普通預抽鉆孔。見圖1南蘇回風井氣相壓裂鉆孔設計圖。南蘇回風井普通預抽鉆孔實際參數(shù)見表1，壓裂鉆孔實際參數(shù)見表2。3.2氣相壓裂施工工藝如圖1所示南蘇回風井共布置4圈壓裂鉆孔，6圈預抽鉆孔，共計77個鉆孔。打眼施工順序按照由井筒壁向井筒中心施工，完成一個預抽孔后，用囊袋固定抽放pvc管底部，在注入500mm左右高的水泥漿進行臨時封孔，為避免氣相壓裂壓壞臨時封孔，在氣相壓裂完畢后再對抽放孔進行注漿灌滿進行永久封孔。3.2.1壓裂器材的連接、推進6①壓裂桿入孔前逐一檢查是否存在漏氣、電阻異常現(xiàn)象（對電阻異
7、常的要做好標記，上井后逐一排查問題），確認正常后方可將壓裂桿推入鉆孔。②在壓裂桿下放時使用倒鏈（2個）和人工配合下放，將倒鏈固定在壓裂桿上方的支架，同時在待推進壓裂桿的尾部用管卡與倒鏈連接，首先人工推進，一個倒鏈用作固定壓裂桿滑落孔內(nèi)，等人工推提不動時使用另一個倒鏈下放壓裂桿，安裝管卡時，要保證吃力有效。③當推入孔內(nèi)的壓裂桿的數(shù)量達到要求后，連接推桿，將信號線連接穩(wěn)固，并將其固定于推桿之上，隨推桿的推進而逐步引出。④所有桿體推入過程中禁止旋轉(zhuǎn)。⑤用小支架將推桿固定在工作面上，支架
