水力压裂技术提高低透气性煤层瓦斯抽放量浅析

1、问题探讨水力压裂技术提高低透气性煤层瓦斯抽放量浅析王国鸿，徐赞（中国矿业大学应用技术学院，江苏徐州221008）要：水力压裂技术是近年来发展起来的一种新型的增强煤体透气性技术，通过打钻形成钻孔后，向钻孔内注入高强压力水。使煤体内部结构受到破坏，在高压水力作用下，最终使煤体深部摘原生裂隙扩张，空隙增大，从而提高煤层的透气性，使游离态的瓦斯量增多，大大提高了瓦斯抽放效率，同时也降低了煤层瓦斯突出性危险。关键词：水力压裂；煤体透气性；瓦斯抽放量+中图分类号：TD7126文献标识码：B文章编号：1003496X（2010）080120031工作面概况己1512010工作面位于己二采区东翼上部，西己二采

2、区运输下山及己靠600m轨道运输石门、二采区上部回风巷，东至高沟逆断层保护煤柱线，北为己二采区北边界（紧贴着白石山背斜轴），南为12030设计采面尚未开采。设计东西走向长1384m，南北倾向宽210m。地面标高为+150+2303m，垂深710750m。该采面瓦斯含量1046m/t，瓦斯压力138MPa。煤层坚固性系数为011，透气22性系数为0871m/（MPa·d）。600轨道石门揭煤时曾发生一次瓦斯动力现象。工作面布置情况见图1。问题探讨煤矿安全（201008）首先施工的是下帮钻孔，由于受白石山背斜轴的影响，在施工钻孔时，孔深绐终不能达到设计要求，经讨论改打上帮孔，在距片盘口7

3、95m位置处打第一个钻孔，由于打10m见岩，向外移30m再打，打到40m时见岩，继续打到61m仍然为岩，进行封孔。再向外移30m，重新开孔，打到45m时见岩封孔，进行压裂试验。里为1号孔，外为2号孔。移钻距片盘口748m处开孔打钻，打到26m时见岩起钻，向里移30m再打，31m见岩起钻，再向里移30m再打，31m见岩起钻。中间孔作为压裂孔，两侧孔作为观测孔，里为1号孔，外为2号孔。32钻孔压裂情况（1）风巷上帮。先压中间1号钻孔，10min后，当压力到达18MPa时，封孔器与封孔管联结处的变径接头断，将封孔器取出，对2号孔进行封孔压裂，当压力达到28MPa，压入水量30m3，压入时间1h30m

4、in，封孔器压出，第二天对2个压裂孔进行封孔抽放。（2）风巷下帮。压力为28MPa，压入水量41m3，压入时间2h10min，封孔器压出。（3）工作面前方。孔深31m，压力为30MPa，压入水量1m3，压入时间1h。4压裂前后抽放效果（1）上帮1号孔（压裂孔）。孔深61m；影响范围内的煤炭储量4868t；影响范围内的瓦斯储量50917m3；抽放浓度最高86%，最低38%，平均62%；抽放瓦斯纯量最高0046m3/min，最低0007m3/min，平均0026m3/min；累计抽放量：累计抽放480h，抽放量为503m3；抽放率1%。（2）上帮2号孔（压裂孔）。孔深45m；影响范围内的煤层储量3

5、591t；影响范围内的瓦斯储量37561m3；抽放浓度最高81%，最低24%，平均52%；抽放瓦斯纯量最高0039m3/min，最低0007m3/min，平均0023m3/min；累计抽放量累计抽放480h，抽放量为443m3。（3）下帮1号孔（观测孔）。孔深31m；影响范围内的煤层储量2474t；影响范围内的瓦斯储量25878m3；抽放浓度最高60%，最低15%，平均37%；抽放瓦斯纯量最高0023m3/min，最低0012m3/min，平均0018m3/min。（4）下帮2号孔（观测孔）。孔深31m；影响范围内的煤层储量2474t；影响范围内的瓦斯储量25878m3；抽放浓度最高21%，最

6、低7%，平均14%；抽放纯量最高002m3/min，最低0003m3/min，平均0012m3/min。（5）未压裂抽放孔。第一个孔孔深56m，抽放浓度最高20%，最低14%，平均17%；抽放瓦斯纯量最高0006m3/min，最低0003m3/min，平均00045m3/min；第二个孔孔深41m，抽放浓度最高295%，最低18%，平均187%；抽放瓦斯纯量最高为0007m3/min，最低为0004m3/min，平均为00055m3/min。5压裂前后抽放效果分析51正常抽放孔根据对几组没有进行压裂的抽放孔进行分析，钻孔抽放浓度普遍较低，最高为295%，最低14%，平均22%；抽放纯量最高00

7、08m3/min，最低0003m3/min，平均0006m3/min。52压裂后（1）压裂孔。抽放瓦斯浓度最高86%，最低24%，平均55%；抽放瓦斯纯量最高0046m3/min，最低0007m3/min，平均0026m3/min。（2）观测孔。抽放瓦斯浓度最高60%，最低7%，平均33%；抽放瓦斯纯量最高002m3/min，最低0003m3/min，平均0012m3/min。（3）分析比较。从以上数据及瓦斯抽放浓度曲线分析图（见图3）对比可得，抽放浓度高，流量大，效果好的为压裂孔，其次为观测孔，最差为无压裂孔，压裂孔的抽放浓度为正常抽放孔的25倍，为观测孔的17倍。抽放纯量为压裂孔的的43倍

8、，为观测孔的22倍。·124·煤矿安全（Total430）问题探讨152156作者简介：刘晓斐（1981），男，汉族，山西晋中人，博士，讲师，从事煤岩动力灾害的预测及防治研究工作。（收稿日期：20100225；责任编辑：梁绍权）檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹（上接第121页）充分利用，减少瓦斯对大气排放造成的污染，达到节6结语能减排，保护环境的目的。同时压裂后煤体内水含量增加，减少了在开采过程中粉尘产生量，改善职工作业环境。参考文献：1叶青，李宝玉，林柏泉高压磨料水力割缝防突技术采用了相应的理论分析和现场工业性试

9、验相结研究高瓦斯低透气性单一煤层水力压裂合的方法，增透防突技术，增加了煤层透气性，提高了抽采效率，降低煤层突出危险性，提高煤层回采工作面的回采速度及施工安全性。（1）水力压裂对防治冲击地压起到一定作用。（2）压裂后经抽放瓦斯压力由24MPa下降至012MPa。（3）压裂前所取单孔15d抽放总量达19881m3，平均流量达000783m/min，压裂后所取单孔15d抽放总量达88344m3，平均流量达004093m/min，同期分别增加5倍和44倍。压裂前钻孔瓦斯抽放周期很短（最短7d衰减为0），压裂后钻孔瓦斯抽放时间长，浓度稳定，延长了瓦斯抽放周期。（4）根据压裂后煤层、瓦斯变化，可以降低煤体改变煤体内部应力分布，中的瓦斯含量和瓦斯压力，在一定范围内起到消突和消除冲击地压的作用，确保安全生产。使瓦斯抽放浓度有较大提高，并得到J煤矿安全，2005，36（12）：11142张永吉，M煤炭李占德，秦伟瀚，等煤层注水技术2001工业出版社，3程伟煤与瓦斯突出危险性预测及防治技术M健，段康廉煤体水力割缝中瓦斯突出现2003中国矿业大学出版