水力化徑向壓裂快速防突揭煤技術(shù)應(yīng)用.pdf

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1、煤礦現(xiàn)代化2013-r第5期總第116期水力化徑向壓裂快速防突揭煤技術(shù)應(yīng)用張永明，馮合麗(鶴壁中泰礦業(yè)有限公司，河南鶴壁458010)摘要通過一440輔助水平膠帶運輸巷的揭煤實踐，制訂了合理、有效、可操作性強(qiáng)的水力化徑向壓裂綜合防突技術(shù)及措施，能安全快速消除石門揭煤工作面瓦斯突出危險性。應(yīng)用RFPA一2D數(shù)值研究軟件，研究水力化徑向壓裂煤體，防治瓦斯突出措施的可行性和合理參數(shù)，實現(xiàn)了快速安全揭煤。采用金屬骨架一注馬麗散組合加固煤層技術(shù)，改善了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，起到了防突出、防自燃、防冒頂?shù)木C合作用。關(guān)鍵詞石

2、門揭煤；徑向壓裂；防突技術(shù)；應(yīng)用中圖分類號：TD713．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009—0797(2013)05—0013—021問題的提出3水力化徑向壓裂措施礦井三水平回風(fēng)暗斜井一440m中段平巷比礦井在三水平回風(fēng)暗斜井一440m中段平巷停掘處設(shè)始突標(biāo)高一370m低70m，按照礦井突出危險性區(qū)域計3排、每排7個，計21個注水孔。鉆孔坡度分別為預(yù)測結(jié)果及實測的瓦斯含量、瓦斯壓力，本區(qū)域?qū)偻?26。、+38。、+50。，鉆孔方位與巷道中心線的夾角出危險區(qū)。2009年5月開始礦方采取了穿層鉆孔預(yù)分別為：0。

3、，左側(cè)：1O。、20。、30。，右側(cè)：10。、抽瓦斯的防突措施。8月份開始執(zhí)行的《防治煤與瓦20。、30。。鉆孔50mm。注水孔設(shè)計見下圖，注水斯突出規(guī)定》提出了區(qū)域防突措施，已采取的防突措孔參數(shù)見表1。施需要補(bǔ)充。同時，已采取的防突措施還存在措施空表1注水孔參數(shù)白帶，需完善加強(qiáng)。三水平回風(fēng)暗斜井一440m中段平巷屬該礦的擴(kuò)建采區(qū)，2009年10月必須安全揭開煤層。否則，影響整個礦井?dāng)U建工期。這標(biāo)明，必須拿出切實可行的突出石門揭煤快速消突措施和設(shè)計出完成的突出石門揭煤措施，保證10月能夠安全揭煤。這種情況下

4、，礦方和河南理工大學(xué)開展了該項技術(shù)研究。2水力化徑向壓裂石門揭煤防突技術(shù)數(shù)值研究數(shù)值研究是一種很好的輔助工具，它可以幫助我們實現(xiàn)現(xiàn)場無法看到和做到的一些試驗，通過數(shù)值研究和現(xiàn)場試驗的對比研究，可以驗證水力壓裂煤體的理論可行性和確定合理的壓裂參數(shù)，使水力壓裂取得最佳效果。數(shù)值研究的關(guān)鍵在于建立模型和確定參數(shù)。本次研究采用RFPA一2D軟件。通過四組模型是針對不同煤體強(qiáng)度，不同彈性模量，不同網(wǎng)格下的注水情況進(jìn)行了對比分析。從中可以給我們的現(xiàn)場試驗提供了一定的參考數(shù)據(jù)。圖1回風(fēng)暗斜井一440中段平巷平面圖通過理論

5、分析和數(shù)值研究試驗，課題組確定了本次水力壓裂主要參數(shù)參考值：注水壓力：-430l2～18MPa；封孔深度：3—4．5m；—440注水時間：20～40min(以注水壓力下降30％為-450準(zhǔn))圖2回風(fēng)暗斜井一440中段平巷剖面圖·13·煤礦現(xiàn)代化2013年第5期總第116期率高，注入馬麗散比較容易。／／、＼本次試驗共注入約1．5t馬麗散，平均每孔約、0．12t。揭煤后證實，注馬麗散固化措施效果很好。／I一壺QQ·。162。3c，40506076效益分析8。9。10)11o12o130146．1經(jīng)濟(jì)效益1591

6、6o17'18019020o21縮短揭煤工期，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1236．03萬元，該項目在我礦的試驗研究與應(yīng)用，在安全的前提下，圖3水力壓裂注水子L布置和參數(shù)圖成功完成了三水平回風(fēng)暗斜井一440m中段平巷石門，并在一450m軌道巷石門、一440m膠帶巷石門揭煤4設(shè)計水力壓裂秩序中推廣應(yīng)用，顯著縮短了揭煤丁期，保證了礦井采掘根據(jù)回風(fēng)暗斜井問一440m中段平巷實際情況，接替。產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1360．5萬元，基本情況如考慮到石門揭煤區(qū)域已采取的抽放鉆孔呈扇形布下：置，下部鉆孔間距較近，較密集，容易壓裂煤體，而上

7、(1)因該項目研究的消突措施操作方便，防突效部鉆孔間距較遠(yuǎn)，較疏松，不易壓裂，在設(shè)計水力壓果明顯，平均縮短T期2個月以上，節(jié)省揭煤期間通裂措施時就需要考慮壓裂秩序，保證壓裂效果。設(shè)計風(fēng)、維護(hù)等費用19．1萬元；的水力壓裂秩序是：先壓裂下排注水孔，每次壓裂2X30X24×2×30×0．6X3+2×30X3X2×3～4個孔，兩次完成下排壓裂；之后，同樣方法依次100×3=19．1(萬元)．壓裂中排孑L、上排孔。同樣道理，每排水力壓裂秩序(2)縮短石門揭煤巷工期，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益是先壓裂中部孑L后壓裂兩側(cè)孔。13

8、41．4萬元：注水壓力16MPa，注水時間可根據(jù)注水過程中壓3月X30d／月X3班／d×lm／班×2XlOmX力及流速的變化來確定。根據(jù)以往的水力擠出試驗經(jīng)1．38fireX600元／t×3=1341．4(萬元)驗，當(dāng)注水泵壓降低為峰值壓力的30％左右，可以作6．2潛在經(jīng)濟(jì)效益分析為注水結(jié)束時間，一般注水時間在30～60min左右。縮短石門揭煤工期，可以保證擴(kuò)建采區(qū)回采工作面比計劃時間提前投產(chǎn)，將產(chǎn)生巨大的潛在經(jīng)