水治理瓦斯方案.docx

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1、松藻煤电公司“水治瓦斯”实施方案一、前言松藻煤电公司现有六对生产矿井和一对新建矿井，2010年生产原煤538万吨。各矿均为地质构造十分复杂的突出矿井，开采二迭统龙潭煤组，含煤514层，全区可采一层为严重突出煤层，厚度15m3.2m;其余均为局部可采的突出薄煤层1一2层，煤厚0.51Im。煤层松软、薄煤层多、煤层透气性低于0.OO1Dm,瓦斯压力最大6.5Mpa瓦斯含量最大29.17m7t,52009年矿井绝对瓦斯涌出量104.15m7min,相对瓦斯涌出量达76.44m7t0历史上煤与瓦斯突出频繁发生，年最多突出75次，最大一次突出煤量7214吨、喷出瓦斯28.5万特别是1986年以来相继发生

2、钻孔突出35次，死亡45人。随着矿井向深部延深，瓦斯威胁日益加剧，为了高效增透抽采瓦斯，2007年以来，我们与重庆大学大学合作，各矿井在石门揭煤预抽中研究应用水力割缝增透技术，从已实施的40多个石门预抽考察资料来看，采用高压水力割缝后最高单孔抽采量达到0.15min,提高了130%,预抽时间平均缩短25-50%,石门揭煤时间缩短到33-45%,取得了一定的效果，现已全面推广应用。2010年开始，公司选点在穿层条带预抽中进行水力割缝增透技术试验，现正在试验考察中。水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州改造低渗透石油储集层试验成功至今近半个世纪，已成为油井提高采收率的主要增产措施，已在世界范围内广

3、泛应用和不断发展。1954年美国亚拉巴马州沃克县首次进行煤层压裂，至1978年美国能源部推动下大大促进了煤层气在美国的勘探开发利用。我国70-80年代期间进行过以地面垂直钻井压裂方式的先导试验研究，2004年开始在沁水等地区地面开始产业化煤层气开发。而煤矿区井下水力压裂增产技术的研究始于近几年，主要在河南、山西等矿区进行，真正全面应用水力压裂技术进行煤层瓦斯增产抽采的只有义马集团少数矿井。义马集团义安矿的成煤条件和井巷布局等与松藻差异大。我公司虽然近期首次在逢春煤矿试验了水力压裂增透技术，取得了少量试验数据：M8-1煤层最大压裂影响半径可达25m,压裂中心区瓦斯平均单孔抽采量由0.004m7m

4、in提高到0.037m7min,提高9.25倍；平均抽采浓度从37.6%提高到67.3%,提高了80沆但是，如何将该技术应用到松藻矿区，还需要进一步试验研究，以不断完善水力压裂工程化措施、优化工艺，为松藻公司探索出一条高效抽采瓦斯的路子，并加以全面推广应用，解决发展道路上的技术瓶颈。二、目标在集团范围内建立“水治瓦斯”示范矿井，形成以高压水力压裂为主的高效抽采技术体系，并全面推广应用，2012年末达到国内“水治瓦斯”先进水平，抽采总量达2.6亿立方米，力争实现每米钻尺抽放量提高30%、防突头面单产单进水平提高30%的目标。三、总体思路依托国家重大科技专项大型油气田及煤层气开发“重庆松藻矿区复杂

5、地质条件下煤层气开发示范工程”项目为技术支撑，学习借鉴国内同行业水力化治理瓦斯经验，走“产学研用”道路，结合公司实际，进行不同技术途径的水治瓦斯试验研究，完善相关技术与装备，全力推进水治瓦斯技术攻关，形成以水力压裂、水力割缝、煤层注水等为主要技术途径的高效增透抽采技术体系，形成水治瓦斯系列标准和技术规范，纵深推进瓦斯治理攻坚战，实现矿井安全高效生产。四、技术路线1 .通过采集压裂前后煤样，实验室测试煤体物理力学性质和瓦斯含量，进行压裂前后煤的物理力学性质变化规律研究，通过渗流力学进行水力压裂对煤层裂隙率的影响以及对煤层瓦斯渗透率的影响研究，以及不同压力和压裂时间下的作用半径关系研究；2 .通过

6、线弹性断裂力学、流体力学，进行不同条件下的煤层起裂压力和延展压力的理论与模拟研究，收集不同条件下的煤层起裂压力和延展压力，建立水力压裂的工程应用模型；3 .针对松藻地区松软煤层钻孔垮孔、塌孔现象严重，封孔困难的问题，研究使用化学材料进行封孔，并对穿层和本层钻孔封孔工艺进行改进，提高钻孔封堵严密性，从而提高压裂效果；4 .研究设备使用的安全环境，形成能够确保现场安全、易于操作的操作工艺；5 .通过现场应用，对钻孔的布孔参数不断进行优化，达到既能提高抽采效果，缩短抽采达标时间，又能减少钻孔工程量，降低成本的目的。五、实施方案(一)主要实施内容1 .穿层条带和石门揭煤预抽全面应用水力割缝技术，缩短抽

7、采达标时间(1)继续考察不同压力下水力割缝有效影响半径；(2)优化钻孔设计，提高抽采效果。2 .保护层穿层条带钻孔水力压裂增透技术研究，解决掘进条带预抽问题(1)松软煤层水力压裂提高煤层瓦斯抽采率机理研究；(2)高压水力压裂工艺及裂缝规律研究；(3)高压水力压裂孔密封技术研究；(4)不同条件下起裂压力和延展压力变化规律的研究；(5)考察压裂半径、抽采效果及透气性；(6)与水力割缝效果进行比较；(7)优化钻孔设计，提高抽采效果。3 .石门揭煤钻孔多煤层水力压裂技术研究，进一步缩短石门揭煤时间(1)压裂钻孔与抽采钻孔布局形式研究；(2)多煤层压裂工艺研究；(3)考察压裂半径、抽采效果，并与水力割缝

8、效果进行比较，优化钻孔设计。4 .松藻、同华煤矿Kj煤层和张狮坝扩区8*煤层穿层网格钻孔水力压裂技术研究，提高抽采效果(1) K/和83煤层穿层网格钻孔水力压裂钻孔封孔工艺研究；(2)考察压裂半径、抽采效果；(3)优化钻孔设计，提高抽采效果。5 .保护层中压渗透深孔注水技术研究，考察注水与抽采效果关系(1)钻孔注水时间、注水压力与煤体渗透率研究；(2)注水钻孔封孔工艺研究；(3)煤体注水后本层孔施钻工艺研究；(4)考察注水影响半径、抽采效果，优化钻孔设计；(5)两巷支护技术研究。(二)实施步骤1 .全面应用水力割缝技术2011年在公司各矿全面应用水力割缝技术，该技术主要使用BRW200/31.

9、5型乳化泵，配套高压输水器、专用密封钻杆和割缝器，对煤层进行切割。每对矿井配备三台乳化泵（梨园坝煤矿除外）。目前各矿割缝设备、材料统计见表1,2011年计划水力割缝时间、地点及工程量安排见表2o表1公司各单位水力割缝设备、材料统计表矿井名称乳化泵台数（台）专用密封钻杆（根）割缝地点备注渝阳煤矿45004打通一矿101石壕煤矿33001松藻煤矿202同华煤矿32000逢春煤矿420031处水力压裂合计17120011表22011年水力割缝计划表矿井名称割缝时间割缝地点工程量钻孔（个）钻尺（m）渝阳煤矿2011年16月N3702中瓦斯巷下7542152011年110月N3702中瓦斯巷上（补打）5

10、00300002011年24月N3702中部一号上山（补打）3519252011年24月N3702中部三号上山（补打）311705小计64137845打通一矿2011年14月W8,瓦斯巷300180002011年48月W201si瓦斯巷700420002011年4月W2707尾部斜坡208002011年5月W二区1.回风斜坡208002011年912月W202瓦斯巷68040800小计1720102400石壕煤矿2011年1172月南四区回风下山208502011年12月N1631下北回风穿层上山208502011年1月2月北三区5瓦斯巷上段8454602011年14月北三区6瓦斯巷16610

11、7902011年18月北三区2.瓦斯巷9863702011年18月北三区1瓦斯巷10065002011年18月北三区4瓦斯巷10870202011年912月南三区Ioii瓦斯巷1006500小计69644340松藻煤矿2011年6月二区+100N2石门揭KI、K2煤层153002011年10月三水平一采区+5主石门揭K1、K2煤层153002011年6月三水平一采区+80N3石门揭K1煤层153002011年11月三水平一采区+8ON1石门揭K1煤层153002011年12月三水平一采区+80主石门揭K1、K2煤层15300小计751500同华煤矿2011年5月2125-3运输巷掘进43022

12、3602011年8月-60水平N2,抬高石门7311992011年11月-60水平NT抬高石门7311992011年10月-60水平N边界抬高石门731199小计64925957逢春煤矿2011年2月380N3抬高石门1240011年36月380N3区18020002011年7月460N4石门124002011年8月380ST石门124002011年5月460ST石门1240011年48月680S1中间石门至S边界石门48150011年912月610S1中间石门至S边界石门481500I1年612月380S1区钻场180480011年612月460S1区钻场180480011年1012月570

13、N瓦斯巷243200011年612月640S瓦斯巷153200011年612月570S瓦斯巷1532000小计123322200梨园坝煤矿2011年1月+72Om阶段运输巷M6煤层3020002011年3月+80OnI三号回风石门Y6、M8煤层3545002011年4月+37Om主运输石门M6、Y8煤层405000小计10511500公司合计51192457422 .水力压裂和煤层注水先导试验安排（1）穿层高压水力压裂试验石门揭煤采用高压水力压裂技术试验a.科技公司和重庆大学进行技术指导，在逢春煤矿380N3抬高石门进行压裂试验，选用南京六合煤机厂生产的BZW200/56压裂泵（压力56MPa

14、,水量2001/min）,计划2011年1月底压裂设备到货，2月实施压裂，34月进行参数考察，5月以前完成总结报告。b.科技公司和河南理工大学进行技术指导，在打通一矿西2*材料上山进行压裂试验，租赁科技公司购买的陕西宝鸡航天动力泵业生产的HTB500压力泵组（最大压力50MPa,最大排量66th）,2011年5月实施压裂，67月进行参数考察，并于7月底以前完成总结报告。掘进条带钻孔高压水力压裂试验a.科技公司和重庆大学进行技术指导，在逢春煤矿N2631下顺槽进行穿层条带钻孔压裂试验，选用南京六合煤机厂生产的BZW200/56压裂泵（压力56MPa,水量2001/min）,2011年6月实施压裂，8月以前完成总结报告。b.科技公司和河南理工大学进行技术指导，在渝阳煤矿N3704西瓦斯巷（下）进行穿层条带钻孔压裂试验，租赁科技公司购买的陕西宝鸡航天动力泵业生产的HTB500压力泵组（最大压力50MPa,最大排量66th）,计划2月实施压裂试验，34月进行