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1、 谢桥矿顺层钻孔中压注水增透应用技术 摘要:谢桥煤矿随着开采深度的增加,煤层瓦斯含量和瓦斯压力进一步增大,突出危险性加大,但是由于矿井可采煤层透气性系数低,煤体松软,施工顺层钻孔成孔后易发生孔壁坍塌,造成抽采通道堵塞,抽采效果差,抽采达标困难,不利于矿井安全生产和水平正常接替。为此,通过总结改进穿层钻孔水力压裂增透工作的相关经验,在我矿1362(3)上顺槽采取了先中压增透,后施工顺层预抽钻孔考察的方式,进行中压注水增透技术试验,通过对我矿6煤层原始煤体实施中压注水,考察煤层中压注水的影响范围,优化顺层钻孔抽采设计,提高钻孔抽采效果,缩短抽采达标时间,并取得了适应我矿松软煤层的中压注水工艺。关键
2、词:顺层钻孔;中压注水;增透1 工作面概况1362(3)工作面位于东二C组13-1煤采区,工作面所处13-1煤层整体呈向南倾斜的单斜构造,煤层整体赋存稳定,煤厚2.77.2m,均厚6.0m,煤层产状为:1852051215,黑色,粉末状块状,玻璃油脂光泽,属半亮型煤。在底抽巷实测该区域13-1煤层最大原始瓦斯压力1.9Mpa,最大原始瓦斯含量6.0m3/t,工作面采取顺层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施,钻孔平面投影间距5m,双排三花布置。2 中压注水实施概况自5月11日开始进行中压注水工作,已累计完成注水钻孔11个,其中1-6#钻孔孔深64m,钻孔平均布置间距40m,7-11#孔深109m,钻
3、孔平均布置间距20m,最大单孔注水量145.4m,最大注水压力21Mpa。3.中压注水设备选择1362(3)上顺槽水力压裂选用BZW200系列智能化高压注水泵 。BZW200系列智能化高压注水泵站由2台BZW200系列智能化高压注水泵、1台SX-3000型水箱、1台KXJR-127E型矿用隔爆兼本质安全型乳化泵站用控制箱组成。BZW200/56型智能化高压注水泵,额定压力56MPa,额定流量200L/min,电机功率220Kw,额定电压660V/1140V。水力压裂泵安设在距水力压裂钻孔50200m的范围内,井下供水管连接至高压注水泵水箱进水口,通过压裂泵加压后,用两路19mm高压胶管,连接到
4、压裂钻孔的高压封孔管上,将高压水流输送至钻孔内,压裂孔孔口处的高压封孔管上安设卸压阀。4.压裂钻孔封孔工艺顺层水力压裂钻孔采用囊袋配合膨胀水泥封孔,封孔深度30m。(1)向孔内送入42mm高压注水管32米,其中最里端为一根花管,其余为实管管(孔口为1根带19快接的实管),最里端注水花管采用纱网包裹并用铁丝包紧,在距离孔口30m处座底(座底囊袋固定在第30m处套管上,囊袋上端采用铁丝扎牢,下端采用透明胶布固定,堵头使用透明胶布缠绕后固定在套管上,囊袋外套一层编织袋以保护孔底袋,编织袋上端用铁丝扎紧固定在套管上,防止下管过程中囊袋被碰坏)。(2)孔口囊袋固定在注水实管上(囊袋两端采用透明胶布缠绕固
5、定),孔口预留0.3m左右,以避开破碎带。(3)注浆封孔:采用注浆泵压注水泥浆(特效水泥)方式进行注浆,两袋注浆料和水一起使用配成一桶浆料,待返浆管返浆后,将返浆管扎牢,继续注浆直至达到1.5-2Mpa停止注浆。若注浆过程中发现异常情况,如发现孔口袋破损出浆或瓦斯管内出浆,应立即停泵,扎紧注浆管,改作返浆管注0.5-0.8MPa。5 压裂钻孔间距选择5.1钻孔布置依据为考察压裂钻孔间距,根据谢桥矿原1351(3)底抽巷面内压裂钻孔影响半径(走向及倾向均为60m)情况,结合顺层钻孔封孔强度,施工初期设计钻孔间距按40m布置,设定注水压力20Mpa,孔内下入42mm的水力压裂套管,采用囊袋配合膨胀
6、水泥封孔,封孔深度30m。5.2 考察压裂初始未控制压裂水量,最大注水量145.4 m3/孔,压裂期间巷道帮部锚索(最远距离钻孔12m)存在淋水现象、底板也在不同程度底鼓,为考察压裂效果,在压裂钻孔周围按5m间距布置抽采钻孔,共计施工7个抽采钻孔,按孔深20m、60m、80m定点取样测定原始及压裂后煤层含水率情况。5.3 间距初定根据煤层含水率测定,5#钻孔距离压裂钻孔25m,含水率已接近煤层原始含水率,按煤层含水率4%的标准有效影响范围10m,最终拟定压裂钻孔采用20m间距布置,采用相邻钻孔交替压裂的方式进行。6 效果考察6.1、单元抽采纯量增加,单元抽采计量自6月20日形成,截至7月31日
7、共计合茬抽采钻孔58个,单元平均浓度37.9%,平均单孔抽采纯量0.08 m3/min,较1351(3)工作面水力压裂后平均的单孔纯量0.045 m3/min/孔增加了0.035 m3/min/孔。6.2、单孔抽采纯量增加,考察3#压裂钻孔周边两个钻孔(12#、13#顺层钻孔)、2个原始压裂钻孔(15#、17#压裂钻孔未压裂)单孔浓度及流量情况。受压裂影响,压裂影响范围内钻孔裂隙较发育,部分裂隙与巷道产生沟通,压裂影响区域内单孔浓度较压裂前平均降幅较大,压裂前单孔平均考察浓度52.1%,压裂后降为36.6%,降幅30.8%。但单孔纯量较压裂前增加明显,平均增幅0.035m/min/孔。中压注水
8、前平均单孔考察抽采纯量为0.06m3/min,注水后平均单孔考察抽采纯量增至0.19 m3/min,平均增长316%。6.3、煤层含水率增加明显,通过考察,压裂钻孔20m范围内平均煤层含水率为3.7%,含水率较原始煤层增加205%。图1 注水钻孔定点煤样含水率曲线7 结语7.1 通过在1362(3)上顺槽工作面实施煤层中压注水试验,形成了谢桥矿包括钻孔设计、施工、封孔及注水实施、效果检验和安全防护措施等中压注水关键成套技术,为提高抽采效率,实现抽采达标,确保煤矿安全生产厂打下夯实的基础。7.2 压裂后注水钻孔周围10m范围内煤层含水率达4%以上,压裂钻孔20m范围内平均煤层含水率为3.7%,含水率较原始煤层增加205%,可以替代工作面回采期间浅孔或顺层钻孔注水,达到了超前降尘的目的。7.3 实施煤层中压注水后,顺层钻孔单孔浓度较中压注水前平均降幅较大,中压注水前单孔平均考察浓度52.1%,注水后降为36.6%,降幅30.8%。但单孔纯量增加明显,中压注水前平均单孔考察抽采纯量为0.06m3/min,注水后平均单孔考察抽采纯量增至0.19 m3/min,平均增长316%,可缩短预抽时间23个月,效果非常明显,可推广应用。第 6 页 共 6 页-全文完-