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1、集团水力压裂技术总结汇报二 00 九年十二月目录第一部分 矿井水力压裂技术总结3附一：李沟矿水力压裂情况7附二：孟津矿水力压裂情况10附三：新义矿水力压裂情况14附四：义安矿水力压裂情况19附五：跃进矿水力压裂情况27附六：千秋矿水力压裂情况32附七： BPW200/63 型水力压裂泵的研发36集团水力压裂技术总结汇报集团公司新一届领导班子高度重视科技创新在企业发展中的巨大作用，始终 把科技兴安、科技兴企作为企业战略发展的一项重大举措，集团公司董事长武予 鲁、总经理翟源涛是水力压裂和煤体注水技术在推广应用的倡导者、推行者、实 践者。根据集团公司水力压裂和煤体注水实施方案，09 年以来，集团公司
2、各 矿井开始实施高压水力压裂和煤体注水技术，针对不同矿井实际情况各自制定了 实施技术方案，该技术得到积极的推广应用。水力压裂和煤体注水技术实施后达 到了“四防两快”的有效作用，即防突、防冲、防尘、防火，工作面快速掘进、石 门揭煤工作面快速揭煤。其中 5 对突出矿井实施高压水力压裂技术以防治突出、 防治瓦斯效果为主；中部矿井实施高压水力压裂技术以防治冲击地压为主；所有 矿井实施煤体注水技术以综合防尘和防止片帮冒顶为主。该技术的实施在集团矿 井安全生产、高产高效、打造本质安全型企业中产生巨大影响力。第一部分 高压水力压裂技术总结一、基本情况煤与瓦斯突出、冲击地压、高瓦斯涌出量严重影响了集团矿井的安
3、全高效生 产，同时，由于煤层松软、透气性差和抽放钻孔经常出现严重塌孔。亟需探索出 一条适合“三软”不稳定煤层瓦斯综合治理和冲击地压矿井防治的新路子。水力压裂是煤层层内卸压增透的一种技术，它是针对高瓦斯低透气性突出煤 层所采取的防突技术措施，煤层注水压裂破坏是借助流体水在煤层各种弱面内对 弱面两壁面的支撑作用使弱面发生张开扩展和延伸从而对煤层形成内部分割。这 种分割过程一方面通过弱面的张开和扩展增加了裂隙等弱面的空间体积，另一方 面通过裂隙等弱面的延伸增加了裂隙之间的连通，从而形成一个相互交织的多裂 隙连通网络，正是由于这种裂隙连通网络的形成致使煤层的渗透率大大提高。促 使井下工作面前方压裂增透
4、区域的煤体卸压，煤层透气性系数增大，提高了本煤 层瓦斯抽放效果，煤层瓦斯含量的减小，工作面突出危险性得到有效消除。同时， 高压水力压裂技术的实施改变了煤体裂隙结构，使煤体脆性减弱，塑性增强，使 煤体应力集中带向煤壁深部移动，安全屏障加大，有利于冲击地压防治。现实施高压水力压裂矿井：新义、孟津、义安、李沟、千秋、跃进六对矿井。二、实施作业地点统计，共在 6 对矿井 14 个地点打水力压裂钻孔 208 个，钻孔工程量 17980 米，进行水力压裂实验 208 次，成功 170 次，成功率 81.7%。采掘地点：1、李沟矿在-50底板巷和-105底板巷，布置压裂钻孔 52 个。2、孟津矿在东翼第二中
5、部车场石门揭煤处（2 次）、西翼第二中部车场石门 揭煤处、西翼第一中部车场回风巷石门揭煤处、东三车场、西三车场及井下充电 硐室，布置压裂钻孔 9 个。3、新义矿在11041轨道顺槽高抽巷施工压裂钻孔 16个。4、义安矿在FX001工作面和FD003工作面施工压裂钻孔21个。5、跃进矿在23130工作面布置压裂钻孔20个，在25110上下巷布置压裂钻 孔 30 个。6、千秋矿在21141 工作面上下巷布置60个压裂钻孔。三、水力压裂技术参数1 、主要设备：专用水力压裂泵，注水压力在 20Mpa-54Mpa。2、钻孔、注水量、封孔：钻孔长度在30120米，注水量在12 m3/孔-105m3/ 孔，
6、封孔长度在10米以上。3、工艺流程如下：1 ）敷设高压管路，与压裂设备相连；2）按要求施工压裂钻孔；3）压裂孔封孔；4）高压管路连接压裂孔；5）高压管路试压检漏；6）停电、撤人、设置警戒；7）按照计划程序实施压裂；8）压裂结束 1 小时后，由压裂作业现场指挥人员进入压裂地点查看压裂情况；9）每次压裂记录、分析、总结。四、效果分析1、通过在李沟矿、新义矿、孟津矿和义安矿的98 次水力压裂实验，得出水 力压裂技术有利于防止煤与瓦斯突出和综合防尘。2、水力压裂后能够平衡煤体应力，使煤体应力分布均衡，尤其对于新安三 软煤田，防止冒顶效果明显。3、水力压裂后增大了煤层透气性，瓦斯抽放率提高 8 倍以上。
7、4、通过实验水力压裂配合水力冲孔技术应用，效果更为显著。5、高压水力压裂技术的应用改变了煤体裂隙结构，使煤体脆性减弱，塑性 增强，使煤体应力集中带向煤壁深部移动，安全屏障加大。有利于冲击地压防治。6、利用微震监测系统对压裂段前后能量聚集、释放的程度进行检测得出： 压裂前后的煤体电磁强度和脉冲强度均下降，其中压裂前电磁平均强度约为压裂 后的2.4%倍，压裂前电磁平均脉冲约为压裂后的 5.3%，说明能量得到有效释放； 压裂前钻孔煤粉测量每米平均值为2.74kg，压裂后钻孔煤粉测量每米平均值为 1.99kg，经过压裂后，煤粉量降低28%，远远低于千秋煤矿发生冲击地压的煤粉 量预警值2.8kg，表明水
8、压压裂效果明显。五、存在问题1、钻孔封孔不严、效果差。用封孔器封孔施工方便，但时间长会压死，封 孔器拔不出来或损坏，成本代价高；水泥沙浆封孔达不到技术要求，需要专用封 孔设备，否则漏水严重；用立固安封孔操作起来极不方便。2、注水计量装置缺少，不能有效计量注水效果。3、没有系统对采掘运生产环节的粉尘进行注水前后测定对比。4、由于个别钻孔所在岩层经过破碎带，导致压力降低、水量流失严重；封 孔质量不能保证，二 1煤几次压裂都是因为封孔质量不好，压裂时有封孔器窜出 的情况，造成压裂试验效果不理想；压裂封孔时使用的为镀锌钢管，自身耐压能 力不够，压裂时曾出现钢管被压破的情况。5、煤质松软，成孔孔径大且不
9、规则、难成圆形孔，加之封孔器耐压能力不 足、膨胀范围有限，多次出现封孔器被压崩而造成漏水的现象，导致压裂失败。6、无专业队伍，大部分矿井为兼职人员，缺乏经验，需加强培训。六、下一步重点工作1、该项目已与煤炭研究总院、中国矿大联合进行技术研究，加快项目进展 速度，在 6 月底拿出研究报告会。2、积极探索研究在注水中加入防止自燃发火的不同阻化剂，延长煤层自燃 发火期。3、集团公司与南京六合公司联合研制的新型压裂泵以及远程操作和可视化 系统已在孟津矿调试完毕，加快实验步伐。4、2010 年在集团公司突出矿井所有工作面和石门揭煤地点全部推广应用该 项技术。5、加强封孔技术研究，提高封孔效果。研制新型专
10、用压裂封孔器或者新型 耐高压封孔材料。6、培养水力压裂的专业队伍，提高水力压裂的成功率，进一步提高压裂的 效率和技术水平。附：李沟矿、孟津矿、新义矿、义安矿、千秋矿、跃进矿水力压裂情况、BPW200/63 型水力压裂泵的研发附一 李沟矿水力压裂情况1、水力压裂队伍情况 李沟矿成立了专门的水力压裂小组，由防突科统一管理，利用底板巷穿层钻 孔实施压裂，压裂后连管抽放。现压裂地点有16 区-50底板巷和 21 区-105底板 巷，由防突科负责监督、指导和管理。2、水力压裂设备技术参数 李沟矿现有压裂泵两台，生产厂家是天津市精诚高压泵制造有限责任公司， 型号为：3ZSB-158/18,电机功率为55k
11、w,额定压力35MPa,额定流量80L/min。3、压裂泵水源、安装位置及管路管径情况 压裂泵水源都来自井下供水管路。16区压裂泵安装位置在二通道-50底板巷,21区压裂泵在-105底板巷三石门处。水力压裂管径采用0 25mm，耐压35Mpa 高压胶管,采用快速接头把专用封孔器和高压胶管相连接。4、实施水力压裂防突技术的位置李沟矿对 16121 工作面回采区域煤层、16121 下巷条带煤层和 21031 工作面 回采区域煤层进行了水力压裂。5、工作面压裂钻孔参数 在-50底板巷和-105底板巷由南向北每10米布置一个钻场,依次施工穿层钻孔,每个钻场均为4个（或3个）钻孔,在每个钻位以设计方向、
12、倾角、偏角向 工作面中段30米范围内钻进,穿透煤层为止,钻孔施工完成后及时进行水力压 裂,之后进行封孔联网抽放。上巷巷底板巷图 1 底板巷水力压裂钻孔布置剖面示意图6、封孔工艺方法及封孔参数采用不同型号的专用封孔器封孔,浅孔注水封孔器长度1.5米,水力压裂专用封孔器长度35m,封孔器注入孔内3m以上。7、部分压裂地点实际注水压力、持续注水时间及注水量表1 16区-50 底板巷水力压裂情况钻场孔号立角（）偏角（）孔深（m）最大压力（MPa）持续时间（min）注水量（m3）1147左偏2632.25183256181243左偏 10301884628641左偏 2859.2518124031251
13、62019208502926162020.252599031239020.2520998835148036189002122346左偏 6632233025.7441右偏 13362221019.57443右偏 730.52274032.68254左偏 2542.752067025.8443右偏 831.51236030.49350左偏 1045203508.5443右偏 634.52011151810155左偏 3460203703610350左偏 1051.75203703911350左偏 1349.5203309.612444右偏 535.25203001113155左偏 3457208
14、4053.6350左偏 948.7514456左偏 4960203308.9556左偏 3341.2515153左偏 3353.252035015250左偏 1951.7516153左偏 3034.52157010252左偏 1334.5950左偏 4841.252072020.41243左偏 1030543左偏 3661.518737752075018.4左偏 18831左偏 764.5203609.41049左偏3937.5表2 21区-105底板巷水力压裂情况钻场孔号立角偏角孔深最大压力持续时间注水量()()(m)(MPa)（min）（m3）156左偏2860.751546744.4812245左偏 4351.751532034.7
