谢桥矿顺层钻孔水力压裂增透技术课件.ppt

1、潘 三 矿“一孔两消一孔两消”顺层长钻孔预抽顺层长钻孔预抽消突技术消突技术 为实现施工一次顺层钻孔，采煤工作面和运输顺槽为实现施工一次顺层钻孔，采煤工作面和运输顺槽同时满足区域预抽消突的目的，即采煤工作面顺层长钻同时满足区域预抽消突的目的，即采煤工作面顺层长钻孔孔“一孔两消一孔两消”。根据集团公司安排，在潘三矿。根据集团公司安排，在潘三矿17102(3)17102(3)块段选择块段选择100m100m长的实体段区域作为长的实体段区域作为“一孔两消一孔两消”试验区。试验区。在集团公司领导以及通防地质部指导帮助下，由潘三矿、在集团公司领导以及通防地质部指导帮助下，由潘三矿、勘探工程处和中煤科工集团

2、西安研究院有限公司等共同勘探工程处和中煤科工集团西安研究院有限公司等共同承担项目的技术攻关工作，取得了良好的实验效果。承担项目的技术攻关工作，取得了良好的实验效果。1.1.工作面概况工作面概况 潘三矿17102(3)工作面位于东四采区，标高-680m-724m。工作面可采走向长1820m(其中实体段1048m)，倾向宽200m。13-1煤厚3.24.7m，均厚4.0m，平均倾角8，处于突出危险区，实测瓦斯压力2.8MPa，瓦斯含量8.4m3/t。煤层原始含水率1.6%，煤层透气性系数0.022m/(MPad)。17102(3)轨顺为沿空掘进巷道，首先掘进贯通后作为“一孔两消”钻孔施工地点。17

3、102(3)运顺设计长1820m，其中西段1048m处于突出危险区实体段，在实体段中部区域选择100m区域作为“一孔两消”试验区。1.1.工作面概况工作面概况2.2.钻孔设计钻孔设计2.1 2.1 钻场设计钻场设计 在17102(3)轨顺距离17102(3)切眼731m处施工一个钻场，钻场规格为宽*深*高=10m*5m*3.5m，钻场全断面喷浆处理，并施工厚不小于200mm的水泥地坪。2.2.钻孔设计钻孔设计2.2 2.2 钻孔参数设计钻孔参数设计 17102(3)轨顺设计25个“一孔两消”顺层长钻孔，钻孔量5511.6m。钻孔穿过17102(3)工作面、17102(3)运顺后，向南施工30m

4、，同时对17102(3)工作面和17102(3)运顺进行区域预抽消突，钻孔扇形布置，在运顺控制范围为100m。钻孔开孔分2排布置，开孔高度分别为1.2m和1.8m，每排钻孔开孔间距为0.6m，钻孔终孔按5m间距布置。具体设计参数见表1，轨迹设计见图1所示。孔号巷道垂直中线夹角倾角孔深m孔号巷道垂直中线夹角倾角孔深m1#左19.3-6.3179.514#左3.2-4.9223.52#左17.7-5.8195.115#左2.0-5.0223.43#左16.4-5.6212.416#左0.8-4.9223.24#左15.0-5.1231.117#右0.4-5.0223.35#左13.9-5.2230

5、.118#右1.7-4.9223.36#左12.7-5.1228.919#右2.8-4.9223.57#左11.6-5.3228.020#右4.0-4.9223.78#左10.4-5.1227.021#右5.1-4.9224.19#左9.3-5.0226.222#右6.2-4.8224.510#左8.0-4.8225.423#右7.3-4.8225.011#左6.9-5.0224.924#右8.5-4.8225.612#左5.6-4.8224.325#右9.8-5.2191.813#左4.5-5.0223.9合计5511.6表1 17102（3）轨顺钻场大钻机顺层孔设计参数2.2.钻孔设计钻孔

6、设计图1 钻孔设计平面图2.2.钻孔设计钻孔设计2.3 2.3 钻孔封孔设计钻孔封孔设计 钻孔首先施工60m，进行注浆处理，形成60m的注浆帷幕。采用三堵两注封孔工艺，封孔深度20m，孔口及孔底采用聚氨酯堵头，中间15m处采用注浆胶囊堵头，进行高压注浆，注浆压力不小于2MPa。2.2.钻孔设计钻孔设计3.3.钻孔施工情况钻孔施工情况 2017年5月至2018年4月，共施工了21个钻孔，采用定向钻进施工工艺施工18个钻孔（10#23#、5#8#），另外 14号孔作为掩护运顺三角区域补孔钻孔，该区域已施工穿层钻孔，因此14号未施工。采用定向钻进施工工艺的钻孔平均见煤率达94.24%，其中有8个钻孔

7、见煤率达100%；平均下套管率达98.26%，具体见表2，钻孔反演图见图2。3.3.钻孔施工情况钻孔施工情况孔号设计孔深实际孔深钻孔见止煤见煤率下套管长度下套管率25#191.82020-65.8；169.7-20248.56%19094.06%24#225.62010-39.5；171.7-20134.23%19094.53%23#2252310-67.5；81.2-114.3；133.3-23185.84%231100.00%22#224.52260-168.3；180.5-206.585.97%22097.35%21#224.1224.50-210.393.67%22098.00%20#

8、223.72250-146；160.2-22593.69%21495.11%19#223.52290-142；163-22990.83%22899.56%18#223.32210-221100.00%22099.55%17#223.32230-223100.00%22199.10%16#223.22200-136.2；145.5-156；170.5-22089.18%220100.00%15#223.42200-220100.00%220100.00%14#223.5224.50-224.5100.00%22098.00%13#223.9224.50-224.5100.00%22399.33%

9、12#224.32260-226100.00%20289.38%11#224.92260-59.5；82-22690.04%22499.12%10#225.42260-226100.00%22599.56%补9#226.21700-170100%170100%8#227227.50-227.5100.00%227.5100.00%7#2282290-105.8；136.7-21479.96%22096.07%6#228.92290-86；100.8-22993.54%22799.13%5#230.11750-132.5；143.2-17593.54%17499.43%表2.17102（3）轨顺

10、“一孔两消”顺层钻孔施工试验钻孔资料3.3.钻孔施工情况钻孔施工情况图2 钻孔平面反演图4.4.效果考察效果考察4.1 4.1 抽采效果考察抽采效果考察 根据钻孔施工情况，选择1225#共14个钻孔作为一个考察单元，2017年5月2018年4月共抽采瓦斯量32.2万m3，瓦斯预抽率61.3%，具体见图3。图3“一孔两消”钻孔月抽采量图表4.4.效果考察效果考察 钻孔施工过程中，干管抽采纯量基本保持在0.8m3/min左右，抽采浓度始终保持在60%左右。由于钻孔施工技术成熟，钻孔进度较快，3月6日至3月19日快速施工3个钻孔后，共施工14个钻孔，抽采纯量达3m3/min，即百孔抽采纯量21.5m

11、3/min。具体见图4、图5。选择19#钻孔进行了单孔抽采考察，该孔抽采浓度稳定在90%以上，2个月内抽采纯量0.320.55m3/min，之后较长时间稳定在0.2m3/min，具体见图6。4.4.效果考察效果考察图4“一孔两消”干管抽采纯量曲线图4.4.效果考察效果考察图5“一孔两消”钻孔抽采纯量曲线图4.4.效果考察效果考察图6“一孔两消”单孔抽采纯量曲线图4.4.效果考察效果考察4.2 4.2 效果检验效果检验 1225#钻孔考察单元，对应17102(3)运顺共设计施工了6个效果检验钻孔，分别对“一孔两消”钻孔终孔间距较大区域及正常区域进行考察，其中J2、J3、J4钻孔布置在距“一孔两消

12、”钻孔4m、5m、6.4m位置，其余钻孔布置在“一孔两消”钻孔正常间距位置。实测最大残余瓦斯压力0.35MPa，残余瓦斯含量3.69m3/t。经考察“一孔两消”钻孔在6.4m抽采半径内抽采效果达标。具体见图7、表3。4.4.效果考察效果考察图7“一孔两消”效果检验钻孔设计图4.4.效果考察效果考察表3.“一孔两消”段残余瓦斯压力、含量测定统计表孔号煤层可解析量瓦斯含量实测瓦斯压力J12.7933.62320.21J22.70913.53930.36J32.8653.69520.35J42.75253.58270.25J52.65083.4810.3J62.72853.55870.324.4.效

13、果考察效果考察4.3 4.3 安全高效掘进安全高效掘进 5月16日，巷道进入“一孔两消”区域内施工，5月26日夜班共施工101.9m巷道贯通，平均每天进尺9.3m，实现了安全高效掘进。巷道掘进执行循环预测，防突预测最大指标：Smax=3.5kg/m，q max=2.91L/min。掘进期间巷道配风量960m3/min，后方同时安排两台钻机施工工作面顺层钻孔的情况下，回风瓦斯最大0.23%，具体见图8、表4。4.4.效果考察效果考察图8“一孔两消”段巷道进尺图表4.4.效果考察效果考察表4.17102（3）运顺“一孔两消”段施工统计表 项目日期配风量(m3/min)T2最大瓦斯浓度(%)最大绝对

14、瓦斯涌出量(m3/min)日进尺 （m）钻屑量钻屑量 （kg/mkg/m）瓦斯涌出初速瓦斯涌出初速度（度（L/minL/min）2018.5.169600.141.34 9.2 3.41.722018.5.179600.171.63 10.6 3.51.672018.5.189600.181.73 8.2 3.41.72018.5.199600.21.92 8.2 3.51.652018.5.209600.232.21 10.6 3.41.692018.5.219600.21.92 8.8 3.41.672018.5.229600.171.63 9.0 3.41.632018.5.239600

15、.181.73 11.6 3.42.912018.5.249600.171.63 9.9 3.51.292018.5.259600.21.92 11.1 3.51.92018.5.269600.21.92 4.7 安全贯通5.5.结论结论 5.1 5.1 圆满完成了顺层长钻孔圆满完成了顺层长钻孔“一孔两消一孔两消”技术创新试验项技术创新试验项目，一个顺层长钻孔，同时对采煤工作面和运输顺槽进行区域目，一个顺层长钻孔，同时对采煤工作面和运输顺槽进行区域预抽消突，节约大量穿层钻孔工程量。预抽消突，节约大量穿层钻孔工程量。5.2 5.2 巷道在巷道在“一孔两消一孔两消”段施工期间，平均每天进尺段施工期

16、间，平均每天进尺9.3m9.3m，且回风瓦斯及预测指标且回风瓦斯及预测指标“两不超两不超”，实现了安全高效掘进。，实现了安全高效掘进。5.3 5.3 取得了良好的抽采效果，考察取得了良好的抽采效果，考察1414个钻孔共抽采瓦斯量个钻孔共抽采瓦斯量32.232.2万万m m3 3，抽采率达，抽采率达61.3%61.3%，残余瓦斯压力，残余瓦斯压力0.35MPa0.35MPa，残余瓦斯，残余瓦斯含量含量3.69m3.69m3 3/t/t。干管抽采纯量达。干管抽采纯量达3m3m3 3/min/min，即百孔抽采纯量，即百孔抽采纯量21.5m21.5m3 3/min/min。2 2个月内单孔抽采纯量个月内单孔抽采纯量0.320.320.55m0.55m3 3/min/min。不妥之处，请各位领导不妥之处，请各位领导批评指正！批评指正！