D大平底抽巷水力压裂报告+验收稿.doc

豫西构造软煤穿层钻孔水力压裂增透技术研究与应用

郑州煤炭工业(集团)有限责任公司大平煤矿
河南理工大学
2013年10月
目录
1引言 1
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2研究区瓦斯地质条件分析 5
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(渗透率) 10
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3研究区水力压裂工艺优化 28
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4水力压裂现场效果考察 48
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21121底抽巷水力压裂效果考察 49
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21141底抽巷水力压裂效果考察 57
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基于AHP模型的效果对比 75
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5结论及展望 80
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1引言

瓦斯是矿井五大灾害之一,是煤矿安全的第一杀手。瓦斯通常能引起瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出,其中危害最大也是最难防治的是煤与瓦斯突出。煤与瓦斯突出是煤层瓦斯、地应力和煤体的物理力学性质三者综合作用的结果,其中,瓦斯压力、地应力是突出发生的动力,要防止突出的发生,减小瓦斯压力、卸压是最有效的方法,这也是防突措施的根本出发点。
按照《防治煤与瓦斯突出规定》(2009),区域防突措施有开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。对不具备开采保护层条件的矿井来说,主要采取预抽煤层瓦斯的方法。豫西矿区主要开采二1煤,由于其特殊的地质条件,形成了特有的“三软”不稳定煤层,大多矿井属单一煤层开采,而且煤层为全层构造煤,煤类达到Ⅳ~Ⅴ类,透气性极低,~/()之间,属极难抽采煤层,常规的预抽瓦斯技术虽然能解决一定的问题,但抽采效果不理想,抽采后突出危险性仍然很高,必须采取一定的卸压增透措施来提高煤层的透气性系数,进而保证较高的瓦斯抽采效率。
低透气煤层的卸压增透技术主要分为两个方向。一是自煤层外卸压增透,如开采保护层等,这个技术已经发展的较成熟,有着较好的应用;对于不具备开采保护层的,在煤层内进行卸压增透,也是一种有效的方法。由于煤层瓦斯的抽采主要受煤层透气性的控制,只有改变煤层透气性才能提高抽采效率,如水力压裂、水力冲孔、水力割缝、深孔松动爆破、深孔控制爆破等,但不同的卸压增透措施有不同的适用范围及局限性,如水力冲孔适用于煤质松软(f<)、具有自喷能力的软煤中;水力割缝能在一定程度上起到卸压增透的效果,但是由于难以实现钻割一体化,使得割缝深度不够、保护距离短;水力挤出在实施的过程中工作面瓦斯经常超限,而且容易诱发突出,给水力挤出技术人员的安全带来威胁;深孔爆破工艺复杂,在当前技术条件下还不能推广应用;而水力压裂卸压增透措施随着技术装备的不断提升,已经开始在我国大中型煤矿中广泛应用,并取得了良好的抽采效果,通过实施水力压裂,使工作面前方压裂增透区的煤体产生裂隙,大幅度提高煤体的透气性,瓦斯抽采量显著提高,工作面突出危险性得到有效消除。目前被广泛应用的卸压增透措施有水力冲孔和水力压裂技术,这两项措施在不同煤层均取得了较好的应用效果,通过方案的优化设计,可以使两种增透措施实现优势互补,最大程度的提高煤层瓦斯的抽采效率。
大平煤矿位于豫西矿区新密煤田,矿井21121、21141、21