盐井一矿50m阶段瓦斯巷KK14煤层水利压裂综合技术应用试验.docx
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盐井一矿50m阶段瓦斯巷KK14煤层水利压裂综合技术应用试验
石门水力压裂
安全技术措施
总工程师：
安全矿长：
机电矿长：
通风副总：
安全部：
机电科：
通风科：
打钻队：
救护队：
编制：
石门水力压裂
安全技术措施
一、目的
K2煤层为突出煤层，瓦斯压力大，煤层透气性低。
矿决定在-处集中运输巷对K2煤层进行穿层水力压裂。
为确保水力压裂的顺利进行，特编制该安全技术措施，请相关部门严格遵照执行。
二、水力压裂地点
-集中运输巷
三、试验方案
（一）压裂设备选型
综合矿井现状及现场情况，本次水力压裂技术试验选用BZW200／56MPa型乳化泵进行。
（二）其它高压系统组成
除乳化泵外，本次高压水力压裂系统由水表、压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成，本次压裂所需要的设备、材料。
详见表1
表1：
高压水力压裂材料表
序号
用途
名称
规格
数量
备注
1
钻孔钻进
矿用钻机
ZYG-750型
1台
2
钻头
PDC
5颗
3
强力钻杆
Φ50*800mm
100根
4
封孔设备
高压封孔管
厚壁3-4mm、管径Φ25mm
80m
5
直接头
Φ25mm
50个
6
封孔机
1台
7
425#普通硅酸盐水泥
2.0T
8
白水泥
0.5T
9
参数测定设备
瓦斯含量测定仪
DGC
1台
借用
10
压力表
60Mpa
2个
11
普通水表
Dn50mm
1块
12
压裂设备
压裂泵
BZW200/56
1台
调用
13
高压胶管
Φ25mm、75MPa
300m
14
高压管接头
Φ25mm
若干
15
三通（备用）
Φ19mm→Φ51mm
2个
（三）高压系统安装
乳化泵安装在施钻点以南大于50m处，水表安设在乳化泵的进水侧；将井下供水管连接至乳化泵的水箱进水口；常压水通过注水泵加压后，采用Φ25mm高压胶管连接到压裂钻孔内部的高压封孔管上，通过高压封孔管将高压水流输送至钻孔内。
附图1：
《水力压裂装置连接示意图》
（四）钻孔布置
压裂孔位于-220m北5石门以北305m集中运输巷中，倾角45度，垂直于煤层走向布置。
穿过煤层全厚。
附图2：
《水力压裂钻孔设计图》
（五）钻孔施工
压裂孔采用ZYG-750型钻机施工。
（六）压裂管加工
水力压裂管采用Φ25mm内径、壁厚为5mm以上的无缝钢管，将无缝钢管加工成长度为2m，管与管之间为丝扣连接。
前面第一根压裂管周边钻Φ8mm筛孔（如下图），最后一根尾端焊接Φ25mm高压插销式直通快速接头，确保能正常与高压胶管连接。
注浆管与反浆管采用6′钢管（内径Φ19mm），将每根钢管加工成长度2m，管与管之间为丝扣连接。
（七）钻孔封堵
钻孔封孔前，必须将压裂管前端加过滤网，按封孔示意图要求对压裂管、注浆管以及返浆管进行预埋。
预埋完成后分两段对压裂钻孔进行封孔。
孔口为A、B胶封孔，封孔深度为2m，后段采用水泥砂浆机械封孔，封孔深度距K2煤层底板1m。
A、B胶封堵完成后，先使用压风对压裂管进行冲吹，冲通后再进行注浆工作。
水泥砂浆材料为425标号的普通硅酸盐水泥和白水泥，其普通水泥与白水泥的比例为3.5:
1，水泥与水的混合比例为2：
1。
附图3：
《压裂钻孔封孔示意图》
（八）水力压裂
封孔完成并凝固24小时后，即对该压裂钻孔进行高压水力压裂。
压裂前，必须对高压管路进行检查，确保管路连接可靠。
压裂时，由压裂泵操作人员将压裂泵压力从5MPa开始逐步实施压裂，压裂过程每隔10分钟将压力升高5MPa。
压裂过程中，由打钻队安排专人对压裂泵的压力变化情况、注入水量情况进行统计，直至压裂泵压力急剧上升到45Mpa或压裂泵水箱内水位不再下降时，方可结束压裂。
四、安全防护措施
（一）通风系统：
-220m北集中运输巷→-220m北6石门→-220m北6石门回风上山→北采区回风系统
（二）监测监控：
由通风区在压裂地点回风的10-15m处安装高浓度甲烷传感器一个，在压裂地点以南20m位置处安装甲烷传感器一个。
压裂地点以南的所有供电设备必须设置“两闭锁”，当任何一个传感器出现瓦斯超限，压裂孔以南回风区域所有电气设备必须立即断电。
（三）压风自救、压缩氧自救系统：
压缩氧自救器规定：
进入该区域的人员必须随身携带隔离式压缩氧自救器。
压风自救器安设：
由通风区在压裂地点以南20m处安设一组压风自救器，压风自救器的数量不少于8个呼吸嘴，供风量符合要求。
（四）高压管路系统必须完好可靠，每间隔3m必须用铁丝或麻绳进行固定，开压裂泵以前必须一次对管路系统进行逐一检查，排除隐患。
（五）施工人员严格执行“敲帮问顶”制度，现场必须配备长4m和4.5m的专用找顶撬棍各1根，如有悬矸，必须清理并确定现场顶、帮安全后才能作业。
找顶时必须坚持先上后下、先顶后帮、先上帮后下帮的找顶顺序，同时必须两人配合找顶，一人找顶一人看安全，找顶人员站在帮顶完好、退路畅通，找顶处或矸石滚落下方不得有人。
（六）施钻前必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好。
施钻当班负责人必须携带便携式瓦斯报警仪，并将其吊挂在距施钻地点回风侧3m范围内，当回风瓦斯浓度超过0.9%或施钻地点瓦斯浓度达到1.4%时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员，并立即向矿调度室汇报。
（七）施钻过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、吸钻、抱钻、响煤炮、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现等明显的突出预兆时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员，并向矿调度室和总工程师汇报请示处理。
（八）内径Φ25mm的压裂钢管采用钻机送入，每根钢管丝扣连接处抹黄油，并将丝扣旋紧。
（九）压裂孔机械注浆时，操作人员必须首先检查注浆泵与钻孔注浆管连接是否牢固可靠，并佩带好护目镜、胶手套等防护用品
（十）压裂泵安设在压裂地点以南20m位置的新鲜风流中，压裂泵处必须配置2台灭火器和不少于0.5m3的沙箱；压裂泵安装完成必须经机电科人员验收合格后才能使用。
（十一）警戒：
压裂实施前，由专人负责将压裂泵回风区域所有人员撤至压裂泵以南新鲜风流中，严禁有人进入压裂地点及其回风区域。
（十二）水力压裂时，由救护队安排2名队员在此佩机值班。
（十三）压裂泵必须安排专职司机操作，司机必须经过培训，持证上岗，掌握设备性能及安全措施，且操作熟练、责任心强，严格按照《泵站司机操作规程》操作，密切关注乳化泵泵箱水位，防止排空，如供水不及时或出现紧急情况时，必须立即停泵。
泵站司机必须严格按指令进行操作。
（十四）压裂结束40分钟后，由瓦检员、实验人员和佩机救护队员一同进入压裂地点，检查巷道顶板情况和瓦斯情况，重点检查压裂地点50m范围内的情况，只有当检查范围内的瓦斯浓度小于0.9%，并且巷道顶板完好时，才能解除警戒，恢复工作。
（十六）压裂泵停止运行后，当压力表指示降到0.5MPa以下时，方可拆开高压胶管，防止残留高压水流伤人。
（十七）压裂期间，瓦斯监测值班人员必须连续观察试验点瓦斯变化情况，发现异常必须立即通知调度室及井下施工人员。
（十八）水力压裂期间必须由通风科副职以上和打钻队副队长以上人员进行现场值班。
（十九）压裂点处安设摄像头，作业人员需隔压裂点在100m。
（二十）避灾路线
压裂地点→-220m北集中运输巷→-220m中集中运输巷→-220m—10m吊挂人车斜井→-10m中集中运输巷→-10m~+230m吊挂人车斜井→+230m平硐→地面。
附图4：
《通风系统、避灾路线示意图》
（二十一）其它未尽事宜按《煤矿安全规程》、《钻工操作规程》以及《防治煤与瓦斯突出规定》等相关规定执行。
五、组织保障措施
为保证水力压裂试验顺利进行，成立高压水力压裂试验领导小组。
（1）小组组成
组长：
矿长
副组长：
总工程师、安全副矿长、生产副矿长、机电副矿长
成员：
通风科、安全部、生产部、机电科、调度室、供销科、机电区、通风区、运输区、打钻队、救护队等部门。
（2）小组成员职责
组长负责对本次试验全面的人财物平衡；组织所有相关人员召开水力压裂试验实施专题会，对试验过程进行统一安排；
副组长协助组长对压裂试验进行协调安排。
通风科：
负责编制高压水力压裂试验的实施方案，并报批；负责在专题会上对实施方案进行贯彻，并对试验工作进行整体安排；试验完成后进行分析总结。
供销科：
负责对本次压裂试验所需的材料进行采购、准备。
安全部：
负责高压水力压裂实验中的安全工作。
机电科：
负责压裂设备的调配和协调工作。
生产部：
负责压裂地点的顶板管理工作。
机电区：
负责水力压裂地点的供电、供水和压裂设备的运输、安装工作。
运输区：
负责所有压裂设备、材料的运送工作。
调度室：
负责水力压裂期间的全面调度工作。
打钻队：
负责所有钻孔的施工、封孔、压裂工作；负责参数测定、收集工作；负责压裂装备的回收；负责所有管件的加工制造及材料准备。
救护队：
救护基地设置在压裂泵安设位置，压裂当班，由救护队安排两名救护队员现场值班。
通风区：
保证压裂地点通风系统稳定、可靠；压裂期间派专职瓦检员进行瓦斯检查。
附：
压裂试验记录表
表1压裂过程记录表
序号
时间
水表读数
压力
备注
时刻
累计时间
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
表2压裂前后瓦斯含量及水份变化情况表
序号
采样时间
地点
煤层
埋深（米）
取样方式
井下瓦斯解析量（m3/t）
与压裂孔距离
水份（%）
瓦斯含量（m3/t）
K1
S
反算瓦斯压力（Mpa）
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
表3 瓦斯流量测定表
测定日期
负压（mmHg）
浓度（%）
瓦斯表读数
纯量（m3/min）
初读数（m3）
3分钟读数（m3）
混合量（m3/min）
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