搜索
集团公司每季度召开一次瓦斯治理技术创新现场会，鼓励各单位进行瓦斯治理技术创新，创新瓦斯治理模式，创新瓦斯治理技术，提高瓦斯抽采效率和效益，现将今年来，瓦斯治理创新主要新技术整理汇总如下，请各矿学习和借鉴。附：1、谢桥煤厚煤层顺层钻孔水力压裂增透技术2、朱集东矿薄煤层顺层钻孔中压水力化增透技术3、顾桥矿穿层钻孔定点（段）封孔技术4、快速测压技术及装备研制5、张集矿高压水力割缝增透技术6、潘三矿下向钻孔抽采“四化”管理技术谢桥煤厚煤层顺层钻孔水力压裂增透技术谢桥矿在1362（3）上顺槽采取了顺层钻孔水力压裂增透，单孔最大注水量145.4m3/孔，平均注水量70m3/孔，单元平均浓度37.3%，平均单孔抽采纯量0.11m3/min，效果显著。1工作面概况1362（3）工作面位于东二C组13-1煤采区，工作面走向设计长度2389m，平均煤层倾角13°，煤层总厚1.4～7.2m，平均煤厚5.5m。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压裂概况自5月11日开始进行顺层钻孔水力压裂工作，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，钻孔平均布置间距20m，最大单孔注水量145.4m³，最大注水压力21MPa。各单孔注水量、注水时间、注水压力如表1。图1压裂孔布置图表1：压裂情况统计表孔号方位(°)倾角(°)孔深(m)注水总时间（min）注水总量（m3）注水压力（MPa）1#0-1464119068.916～182#0-156484467.513～163#0-126474181.014～164#0-1264100369.312～205#0-12641146145.412～186#0-126470176.510～187#0-121093565616～188#0-1010941755.916～189#0-1010936555.610～1810#0-1010933433.718～2111#0-910946760.118～213压裂钻孔间距选择为考察压裂钻孔间距，根据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，采用BRW-400型乳化泵压裂，设定压力20Mpa，孔内下入φ42mm的水力压裂套管，采用囊袋配合膨胀水泥封孔，封孔深度30m，封孔方式见图3图3压裂钻孔封孔示意图压裂初始未控制注水量，最大注水量达145.4m3/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。表2：压裂区域煤层含水率统计表孔号孔深1#（5m）2#（10m）3#（15m）4#（20m）5#（25m）6#（30m）7#（35m）20m5.0%4.2%3.4%2.8%2.0%1.8%1.9%60m4.8%4.2%3.7%3.2%2.3%2.0%1.9%80m3.9%3.6%3.2%2.8%2.3%1.8%1.8%注：实测13-1煤原始煤层含水率1.8%后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，按含水率4%的标准初步确定压裂有效影响范围为10m，后拟定压裂钻孔采用20m间距布置，压裂采用相邻钻孔交替施工的方式进行。图5压裂影响范围示意图4效果考察4.1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10日共计合茬抽采钻孔23个（包含压裂前施工的2个顺层孔），单元平均浓度37.3%，平均单孔抽采纯量0.11m3/min，较1351（3）工作面水力压裂（底抽巷穿层钻孔面内压裂，注水压力24MPa，注水量300m³，有效压裂半径60m）后最大的单孔纯量0.075m3/min/孔增加了0.035m3/min/孔。4.2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。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%，注水后降为36.6%，降幅30.8%。但单孔纯量较压裂前增加明显，平均增幅0.06m³/min/孔。4.3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%，含水率较原始煤体增加205%。朱集东矿薄煤层顺层钻孔中压水力化增透技术1222（1）上顺槽顺层钻孔采取中压水力化增透技术后，钻孔等效直径扩大了约2倍，钻孔抽采浓度提高了4倍，百孔抽采纯量提高了2倍，预计该工作面预抽时间同比可缩短三个月。1工作面概况1222（1）工作面位于西一11-2煤盘区，走向长度1045m，倾向长度220m，平均煤厚1.3m，原始瓦斯压力0.73MPa，原始瓦斯含量4.5m3/t，煤层透气性系数为0.762m2/(MPa2.d)，工作面采用两巷顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域消突。2中压水力化增透技术2.1中压水力化增透技术方案1222（1）上顺槽共设计96个顺层孔，孔间距10m，钻孔倾角-2～2°，设计孔深115m，每隔30m选取一个孔采取中压水力化增透技术。图1水力化增透措施孔平面布置图2.2水力化增透技术设备水力化增透技术设备选型为BRW-80/35*4A型乳化泵，额定压力35MPa，额定流量80L/min，管路采用Φ25mm高压胶管。2.3水力化增透技术实施钻孔施工先使用Φ120mm钻头，施工至设计孔深后，更换Φ260mm掏穴钻头从孔深30m处开始掏穴，直至孔底；掏穴结束后，更换专用冲孔钻头从孔深30m处开始中压水力冲孔，直至孔底；水力化增透技术结束后采取跟管钻进工艺下套管封孔。冲孔水压为10～20MPa，钻孔掏穴及冲孔过程中，详细记录掏穴及冲孔过程中的排屑量。3顺层钻孔封孔为确保顺层钻孔“孔封严”，针对传统封孔工艺无法反复注浆、采取水力化增透后封孔段孔径变大普通囊袋无法满足封孔要求等缺陷，矿进行了工艺改进。现封孔工艺如下：3.1下套管工艺（1）采取跟管钻进工艺下套管：中压水力化增透后，更换Φ120mm开闭式钻头，将钻头送至孔底后向外起钻1米，将1吋pvc套管从钻杆内送至孔底。（2）起钻后，下入22米2吋套管进行封孔，外段为2m2吋铁管。（3）将大直径专用封孔囊袋沿2吋封孔管送至孔深20米处进行注浆封堵，将囊袋爆破阀设置在孔口。图2封孔囊袋改进前后实物图片（4）囊袋注浆封堵后，在封孔段内分别下入18m和16m的注浆管及2m返浆管各1根，其中16m注浆管末端设置爆破阀用于反复注浆；孔口1m段采用聚氨酯封堵。图3改进后封孔示意图图4改进前封孔示意图3.2注浆工艺（1）利用ZBQ25_5型气动注浆泵，将水灰比1：0.7的水泥浆通过18m注浆管注入封孔段进行封堵，直至返浆管返浆。（2）待水泥浆凝固后，利用16米注浆管二次注浆，待注浆压力稳定在2MPa后停止注浆。（3）一段时间后若抽采浓度降低，利用返浆管再次进行带压注浆。4中压水力化增透技术取得的效果为了考察中压水力化增透技术效果，选取钻孔排屑量、抽采浓度及抽采纯量进行分析。4.1钻孔排屑量分析1222（1）上顺槽目前采取增透技术的钻孔有1#、4#、7#、10#、13#、16#、20#、25#、28#、31#、34#、37#、42#、46#、49#、52#、53#、54#、55#、56#、57#、58#、59#、60#、61#、62#、63#、64#。对钻孔增透前后排屑量进行统计，未采取增透技术钻孔排屑量为0.011m3/m，采取增透技术钻孔排屑量平均为0.095m3/m。增透技术前钻孔直径为120mm，通过换算采取增透技术钻孔等效直径平均为355mm，采取增透技术后钻孔的等效直径约为之前的3倍。4.2抽采浓度分析1222（1）上顺槽顺层钻孔采取中压水力化增透技术后，对钻孔抽采浓度进行了考察。选取采取中压水力化增透技术的28#、53#、54#和未采取中压水力化增透技术的29#钻孔抽采浓度进行比较。通过比较，改进封孔工艺并采取中压水力化增透技术的钻孔比未采取上述措施的钻孔在同等时间范围内抽采浓度提高了4倍。4.3抽采纯量分析1222（1）上顺槽目前已施工顺层钻孔64个，采取中压水力化增透技术钻孔28个，干管抽采浓度平均21%，混合量约4m³/min，百孔抽采纯量1.31m³/min；用传统封孔工艺且未采取中压水力化增透技术的1232（1）上顺槽抽采114个顺层钻孔，干管抽采浓度平均5%，混合量约10m³/min，百孔抽采纯量0.43m³/min。经比较百孔抽采纯量提高约2倍。5.4封孔成本分析封孔工艺改进前，每个顺层钻孔封孔需封孔囊袋2个，连接头1个；封孔工艺改进后，仅需封孔囊袋1个，聚氨酯1/4组，连接头1个，每个钻孔封孔成本节约86元。1222（1）工作面共设计200个顺层钻孔，节约封孔成本17200元。表1封孔成本对比表材料名称封孔工艺改进前封孔工艺改进后节约成本封孔囊袋130元×2130元×1130元连接头18元×118元×10聚氨酯/177元×1/4-44元合计278元192元86元顾桥矿穿层钻孔定点（段）封孔技术顾桥矿1414（3）轨顺底板巷穿层预抽钻孔采用水力压裂、水力割缝、掏穴等增透措施后，并基于囊袋封孔技术，对穿层预抽钻孔封孔工艺进行改革，创新定点(段)式封孔技术，取得很好效果。1基本情况1414（3）轨顺底板巷全长1460m，标高-722m～-660m。共划分为五个条带预抽评价单元，实测第一评价单元最大瓦斯压力1.02MPa，瓦斯含量6.08m3/min，第二评价单元最大瓦斯压力0.9MPa，瓦斯含量5.26m3/min。自第二评价单元起，采取水力压裂等增透措施，并试验定点(段)式封孔技术。2增透情况2.1水力压裂水力压裂孔按间距30～60m布置，第二评价单元共施工5个,2015年3月6日起，逐个进行水力压裂,压裂期间,压裂孔周围及巷道内未发现出水及围岩变形等异常情况。2.2压裂区抽采效果考察1414（3）轨顺底板巷第二评价单元，已合茬抽采20组，共200个钻孔，单元干管抽采浓度平均56%，单元抽采纯量平均2.76m3/min，单孔抽采纯量平均0.0138m3/min。压裂区单孔抽采纯量是未压裂区域的3.2倍。3定点(段)式封孔定点(段)式封孔技术核心是通过采用囊袋技术变孔口堵为孔底定点（段）堵，解决因巷道围岩裂隙、孔内套管接头多等造成封孔漏气问题，同时也解决了封孔工艺过程繁杂、成本高等问题。3.1创新思路1414（3）轨顺底板巷围岩裂隙发育，经现场测定，巷道围岩裂隙最大发育深度达20米，采用传统“两堵一注”封孔技术，封孔深度一般为15米左右，不能有效封堵巷道围岩深部裂隙，若采用传统孔口“一堵多注”封孔至煤层底板，但注浆时间长，注浆量大，平均每孔消耗水泥0.5吨。第一评价单元施工穿层钻孔过程中，经常出现同组甚至不同组钻孔之间相互连通串气现象，造成钻孔抽采浓度低。围绕深封孔避开围岩裂隙、减少抽采套管接头，提高抽采浓度这一思路。基于囊袋封孔，将封孔囊袋移至孔底见煤点顶（底）板附近，并采用囊袋返浆管抽采，有效解决了孔口段及孔内套管接头漏气问题。3.2封孔情况3.2.1封孔深度确定先测定围岩裂隙的最大发展深度，根据裂隙发育深度进行封孔设计，将传统的孔口“一堵多注”封孔段移至裂隙区域以里2m以上。从而有效避免围岩裂隙对钻孔封孔段的影响，也无需对巷道围岩进行喷注浆堵漏。3.2.2封孔装置3.2.2.1定点（段）式封孔（双囊袋、1吋PEC抽采套管）为考察Φ12mm返浆管作为抽采管的可行性，采用1吋PEC胶管做为抽采管，封孔工艺同定点（段）式封孔工艺。3.3效果考察1414（3）轨顺底板巷第二评价单元共设计35组穿层预抽钻孔，合计370个钻孔（包含5个水力压裂孔）。为了对比定点(段)式封孔与传统式封孔抽采效果，我们分单组、单孔进行考察，共选择四组不同封孔工艺进行对比分析，一组定点(