平煤股分八矿井下高压水力压裂技术研究”实施技术方案瓦斯所2020年5月10日一、矿井概况平煤股分八矿位于平顶山市区东部，距市区11km,矿井于 1966年12月破土动工，1981年2月投产，设计生产能力300万 吨/年。井田工业储量为万吨，可采储量为万吨，设计效劳年限为 65年。矿井采纳立井多水平采区上下山开拓方式开发，采纳走向长 壁全数垮落的采煤工艺。矿井具有完整独立的通风系统，通风系统为中央并列与对角 分区的混合式通风系统，主扇工作方式为抽出式，共布置四个进 风井筒（副井、新副井、西二风井、主井）；四个回风井筒（东风井、 西一风井、北风井、丁一风井），利用安装在地面的矿用要紧通风 机进行通风，并备有一样能力的备用要紧通风机。生产水平和采 区实行分区通风，采区、采掘工作面的风量均能知足平安生产需 要。矿井为二级热害矿井，地温梯度4.9C/100m，局部有高温 热水活动，水温3240C。矿井可采煤层共有三组四层，即：丁煤层（平均厚度2.0m）， 戊煤层（平均厚度），己15煤层（平均厚度3.5 m）和己煤层（局 部可采）。煤层倾角西异830， 东异820。矿井为自燃发火矿井，三组煤层均具有自燃发火危险性，自 燃发火期为46个月。三组煤层均具有煤尘爆炸危险性，煤尘爆 炸指数为。依照八矿2020年度矿井瓦斯品级鉴定报告结果，八矿矿 井瓦斯相对涌出量为3/1，绝对涌出量为3/min；二氧化碳相对涌 出量为3/1，绝对涌出量为3/min，依照煤矿平安规程第133条定为高瓦斯矿井，自1987年以来，戊、己煤层在采掘生产进15程中接踵发生煤与瓦斯突出。1989年，八矿被重庆煤科院鉴定 为煤与瓦斯突出矿井，1997年鉴定为严峻煤与瓦斯突出危险矿 井。其中戊煤层和己 煤层为突出煤层，突出煤层中，己 煤层1515上部为己 煤，下部为己煤和庚组煤，戊组煤层上部为戊 煤层。148因己 煤层、戊 煤层、庚组煤层赋存极不稳固，煤层缺失严峻,148己煤层与己 煤层间距为28米，己煤层开采后严峻破坏己1515煤层。因此，八矿区域防突方法采纳预抽煤层瓦斯。2020年，八 矿打算掘进预抽巷5300米。二、项目实施工作面大体情形（一）戊 8-21030 采面1. 采面概况该采面位于戊一采区东翼，西起戊一皮带上山，东到戊组国铁爱惜煤柱，南临戊一21010采面，地面标高+70+95。戊煤层区段标高一510一570 m，埋深580665m。工作面设计可采走向长度948m，采长185m，可采储量80万t。戊采面设计六条巷道，三条煤巷、三条岩巷，别离为：风巷、风巷瓦斯抽排巷、机巷、机巷高抽巷、切眼及切眼预抽巷。戊8-21030机巷设计长度1334米，外错机巷15米，距己15煤层顶板13米布置；风巷设计长度980米，内错机巷10米，戊机巷设计长度1317米，巷道标高一510一570 m米，瓦斯压力，瓦斯含量16m3/1，依照突出危险品级划分，属突出危险工作面。该巷道正在施工机巷外围工程。2. 煤层情形由于该区域揭露资料稀少，依照戊一21010采面、周围钻孔及勘探 线剖面综合来看，煤层情形比较稳固，煤厚3.6m，平均左右，黑色 块状半亮型为主，局部含有不稳固夹矸；煤层倾角呈西大东小，上陡 下缓之趋势，一样1316，平均。3. 地质构造从戊一21010机巷所揭露资料看，共揭露2条正断层。有1条对掘进 有必然的阻碍，其断层参数别离为:倾角53。落差2m；倾角35。落差。（二）己 15T4140 采面1. 采面概况采面位于己二上山采区西翼最下部，东起采区上山，西至十二矿 北山风井己组爱惜煤柱边界，南邻正在施工的己15 22040采面，北 部为尚未开发的二水平己二下山采区。采面沿己15煤层走向布置机、风两巷。在己15煤层底板灰岩中布置1条底抽巷，与机巷中对中25m，距 己 15煤层底板左右，保证距己煤层底板垂距不小于10m。从回风上山 开口。其中风巷高位尾巷利用己15-22040机巷预抽巷延伸约378m。2. 煤层概况依照钻孔资料及揭露己15煤层分析，该采面煤厚在3.85m左右， 平均，在构造区域有变薄情形。煤层倾角一样在1728。之间，平均 22，呈西缓东陡之趋势。3. 地质构造结合现有资料及等咼线情形，估量该米面可不能有大的地质构造， 但局部会有顶板破碎及小构造显现。4. 瓦斯赋存情形该工作面瓦斯压力，瓦斯含量22.0m3/1,依照突出危险品级划分， 属突出危险工作面。三、区域防突方法实施情形简介（一）戊 8-21030 机巷戊机巷在没有施工之前已施工有掩护巷戊8-21030机巷预抽巷， 依照该工作面区域瓦斯治理要求，从戊8-21030机巷预抽巷向戊机巷 施工穿层钻孔预抽戊机巷区域瓦斯，排除工作面掘进时的突出危险性。 穿层钻孔每一组，每组6个，孔径75mm，垂直于巷道布置。钻孔别离 操纵到戊机巷两帮轮廓线之外15m。钻孔施工完毕后要进行联网抽放, 封孔深度不低于13m。为提高穿层预抽成效，在穿层预抽孔施工前， 先对预抽煤层实施水力压裂，增大煤层透气性。（二）己15T4140机巷低抽巷己15-14140机巷在没有施工之前已施工有掩护巷己15-14140机 巷底抽巷，依照该工作面区域瓦斯治理要求，从己15-14140机巷底抽 巷向己15-14140机巷施工穿层钻孔,预抽己15-14140机巷区域瓦斯， 排除被掩护巷道掘进时的突出危险性,钻孔每3m 一组，每组6个钻孔， 孔径为94mm，沿巷道下帮布置；钻孔别离操纵到己15-14140机巷上、 下帮巷道轮廓线之外15m；钻孔施工完毕后要进行联网抽放，封孔深 度不低于13m；每组的4#钻孔为水力压裂钻孔，水力压裂是利用高压水在煤体内部底憋起高压，在煤层中产生裂隙，同时将带有支撑剂的 携砂液注入裂隙，形成具有必然宽度的高渗透填砂裂隙，降低了渗透 阻力，可起到增透作用，提高抽放成效，同时降低瓦斯抽放衰减速度, 从而达到消突的作用。四、水力压裂项目实施方案简介（一）戊 8-21030 机巷1. 水力压裂钻孔设计在戊8-21030机巷向戊机巷掘进前方施工水力压裂钻孔，压裂钻 8孔超前戊机巷掌子头距离不得小于500m，压裂钻孔终孔位置操纵到戊 机巷中间位置，孔深以现场实际深度为准，钻孔孔径75mm，压裂钻孔 间距。（附平面图）2. 卸压抽放钻孔设计在水力压裂孔双侧各范围内布置穿层卸压抽放钻孔。穿层卸压抽放钻孔每一组，每组6个钻孔，孔径为75mm，垂直巷道上帮布置。钻孔别离操纵到戊机巷上、下帮巷道轮廓线之外15m。先进行水力压裂，然后再执行穿层卸压抽放钻孔。压裂孔超前穿层抽放钻孔不小于300m。（附剖面图）穿层钻孔参数表孔号角度（）距底板（m）设计孔深（m）与巷道夹角（）1#-18902#-32903#-40904#-52905#-65906#-90090水力压裂 孔-45903. 装备（1）压裂泵：型号BRW400/37X4AF型煤矿用乳化液泵，额定压力 37Mpa、额定流量 400L/min。水箱：铁质，容积3m3。压力表：型号YHY60（B）矿用本安型数字压力计手持搜集器：型号FCH32/矿用本安型。(2) 管路高压管路:选用内径别离为25mm和38mm，耐压强度不低于35MPa的高压胶管。无缝钢管:外径38mm，内径27mm，壁厚，每节长3m。圭寸孔器里段 钢管管壁开孔，孔密10孑L/米，钢管底部封堵。(3) 封孔：压裂孔采纳水泥砂浆进行封孔，封孔深度不低于20m， 抗压强度不低于35MPa。进行水力压裂时，封孔的钻孔必需保证不小 于72小时凝固时刻。戊机巷抽排巷注水孔圭寸孔示用意i 11(4) 钻具钻机，MK-4 (或SGZ IB)型液压钻机，钻杆50 (或42) mm, 钻头75mm，用于压裂钻孔的施工。(5) 电磁辐射仪：KBD5矿用本安型煤与瓦斯突出电磁辐射仪。(6) 注浆泵：型号3，额定压力3Mpa、额定流量/min。(7) 工艺流程供水管一水箱一连接管一注水泵一高压水管一专用封孔器一钻孔一煤 体4. 设备布置高压泵安装在二水平戊一瓦斯抽放泵站内，高压泵电源取自泵站 内的移动变压器。高压管安装线路：二水平戊一瓦斯抽放泵站一一戊一东翼回风上山戊-21030机巷回风道戊-21030机巷。8 8抽放管路安装线路：戊-21030机巷戊-21030机巷回风道8 8-二水平戊一瓦斯抽放泵站-戊一东翼回风上山-戊一西翼回风上山戊风巷戊一高强一-西翼重车线地面瓦斯抽放泵站。5. 平安方法在进行注水预裂时，戊-21030机巷所有作业人员躲到距注水8点里外各100m的压风自救处，并设立警戒。通风区负责反向风门的检查保护，并检查风筒穿孔防逆风装置, 压裂前要检查风门关闭情形、风筒等防逆流装置，确保平安靠得住。各警戒点安装直通调度室和压风自救，每处安装压风自救数量 按最多人数确信，最少不得少于5个。压裂管路泵站处设置三通并安装卸压阀门。增强高压管路系统的保护治理，安装后必需对高压管路系统进 行认真全面的检查，利用前必需对高压管路进行耐压实验，发觉异样 当即处置，不然不得进行高压压裂操作。液压泵站安装在二水平戊一瓦斯抽放泵站，液压泵站要安排专 职司机操作，司机必需通过培训，持证上岗，把握设备性能及平安方 法，且操作熟练、责任心强，严格依照泵站司机操作规程操作， 显现紧急情形时，必需当即停泵。压裂时由一名指挥领导小组组长在调度室指挥，由一名副总在 井下现场总指挥。确信停电、撤人及警戒范围停电范围：戊-21030机巷所有非本安型电源；戊-21030机巷89-10设备道所有非本安型电源。戊一回风所有电源。撤人范围：戊-21030机巷所有人员；戊 -21030机巷所有人员。89-10警戒位置：戊-21010风巷防突风门之外的新鲜风流中；戊9-10-21010机巷回风道口；戊-21030机巷外段防突风门外。9-108二水平戊一回风内不能有任何作业。压裂实施期间，救护队安排一救护小分队带齐装备在二水平戊 一瓦斯抽放泵站待命，随时听从压裂指挥部调动。(11)现场压裂人员及救护队员必需与调度室维持联系，压裂期间每 1015分钟汇报一次。(压裂时水压要慢慢加压，起始水压10Mpa。(13)泵站司机必需严格按指令进行操作。(高压水的流量小于40L/min或压力瞬时失压时应停止压裂实 验。(15) 压裂期间，瓦斯监测中心必需持续观看戊-21030机巷及戊机8巷设备道的瓦斯转变情形，发觉异样必需当即通知调度室及井下施工 人员。显现异样时应停止压裂。(16) 高压泵停机后，必需先在泵站进行卸压，使压力表指示降到 0Mpa，预防钻孔高强度喷孔。(压裂终止30分钟后第一与生产调度和瓦斯调度联系，无异样后 先由救护队员进入观察现场情形，确认平安后技术人员方可进入观察。(18)经救护队员及工程技术人员检查确认无异样情形后，方可宣布 压裂工作终止并通知调度室，由调度室通知相关施工单位解除警戒恢 复电源和正常工作，许诺人员进入。(填写注水终孔报告单，详细记录