顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施.docx

顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施.docx

《顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施

顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施

21111

（1）顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度较低，为提高条带穿层钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，选择对该处采取水力压裂增透技术。

为保证水力压裂工作安全有序进行，特编制本安全技术措施方案。

一、试验地点基本概况

1、试验地点概况

21111

（1）顺槽底抽巷（-790m东翼胶带机大巷）为二水平运煤大巷，兼做21111

（1）顺槽掩护巷。

巷道断面形状为直墙半圆拱，巷道净宽×净高为：

5500mm×4350mm。

该巷道内共安排3台钻机正常施工，现第一台钻机在78组钻孔处向西施工，第二台钻机在123组钻孔处向东施工，第三台钻机在157组处向东施工，本次压裂方案设计2个压裂钻孔（钻孔间隔50m），2#、3#压裂孔自西向东布置，施工地点分别在130、135组穿层钻孔处，该段范围内87～123组、140～157组穿层钻孔已施工。

2、水力压裂地点煤层顶底板情况

11-2煤层老顶为粉细砂岩，厚度2.4～11.5/7.44m，浅灰白色，细粒结构，顶部颗粒较细，层内含白云母薄片及暗色矿物。

直接顶为11-3煤砂质泥岩，厚度0～5.3/3.32m，砂质泥岩:

灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。

11-3煤:

黑色,碎块至粉末状，沥青光泽，暗煤。

11-2煤层直接底为泥岩11-1煤，0～9.08/4.52m，泥岩：

灰色、局部深灰色，泥质结构，层内含较多植化碎片，薄层状，岩性较脆，易碎，岩芯局部完整，局部发育碳质泥岩。

11-1煤:

黑色,粉末状为主,暗煤。

老底细砂岩2.84～31.7/14.34m，细砂岩：

浅灰色，块状，细粒，石英长石为主，硅钙质胶结，分选差，顶部与泥岩互为薄层状，水平层理，抗压强度为37.5Mpa。

21111

（1）顺槽底抽巷布置于细砂岩下的中砂岩层下部，巷道顶板为中砂岩。

中砂岩7.44～27.18/15.52m，灰白色，中粒结构，含少量粗粒成分，层理不明显，层内含少量暗色矿物，钙质胶结，顶底部发育有裂隙，岩性坚硬致密。

附图1：

综合柱状图。

3、瓦斯地质情况

瓦斯含量：

该区段所掘地段11-2煤层自然瓦斯含量为3.1～8.0m?

/t。

该区段11-2煤层底板标高为-759.1～-715.2m，根据“集技[2009]304号”文规定：

该区段属于突出危险区；瓦斯压力：

根据11-2煤层瓦斯地质图，预计该区段瓦斯压力为1.5～2.5Mpa。

试验处实测瓦斯含量1.5Mpa，140组处实测瓦斯含量6.64m?

/t。

4、通风情况

21111

（1）顺槽底抽巷为全负压通风巷道，风量为1400m?

/min。

通风路线：

第二副井→-790m1#轨道石门→-790m东翼轨道大巷→21111

（1）顺槽底抽巷→水力压裂钻孔施工地点→-790m东翼胶带机大巷回风斜巷→东二11槽轨道下山→东二回风上山→东风井

附图2：

21111

（1）顺槽底抽巷水力压裂通风、监测、避灾警戒系统示意图

5、抽采系统

抽采路线：

地面抽采泵站2BEY-72→瓦斯抽采孔（Φ630mm）→-630m回风大巷（Φ630mm）→-530-790m东翼暗副斜井（Φ630mm）→21111

（1）顺槽底抽巷（Φ273mm）

二、水力压裂设备选型安装及相关设备材料

1、压裂泵选型

水力压裂设备选型为南井六合煤矿机械有限公司生产的BRW/200-56型乳化泵，额定压力56MPa，额定流量200L/min。

2、相关设备材料

高压水力压裂系统由压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。

3、高压系统安装

水力压裂泵安设在试验地点向东100m处，井下供水管连接至高压注水泵水箱进水口，通过压裂泵加压后，用Φ25mm高压胶管，连接到压裂钻孔的高压封孔管上，将高压水流输送至钻孔内，压裂孔孔口处的高压封孔管上必须安设高压闸门、卸压阀等。

附图3：

21111

（1）顺槽底抽巷水力压裂系统安装示意图

三、水力压裂实施方案

（一）水力压裂原理

水力压裂技术主要机理：

通过高压快速驱动水流，在短时间将大量的水挤入煤层微裂隙，微裂缝扩宽伸展后，使煤层发生碎裂，产生网状结构的次生裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。

同时高压水进入煤层微裂隙，置换部分煤层吸附瓦斯。

（二）水力压裂工艺流程

1、水力压裂工作工艺流程

压裂设备安装→压裂钻孔设计与施工→测定煤层原始瓦斯含量及水份→压裂钻孔封孔→水力压裂→压裂效果检验→施工抽采钻孔→数据分析

2、各工序工作标准及要求

（1）压裂设备安装

机电运输管理一科负责提供水力压裂设备供电设计；勘探处根据设计要求安装好高压注水泵、高压水管路系统，根据设计要求安装供电系统，信息工区安装远程电视监测系统；机电修配中心负责设备调试工作。

所有系统安装、调试完成，经机电运输管理一科等单位验收合格后，方可开始水力压裂。

（2）压裂钻孔设计与施工

压裂钻孔选择在21111

（1）顺槽底抽巷8W19点向东6.6m、43.4m分别施工2#、3#孔，采用ZDY-3200S型钻机配Φ113mm金刚石复合片钻头施工，第一次施工至煤层底板法距2m位置，退出钻杆后，下一根2m注浆管进行注浆封堵裂隙，使用普通水泥，压力不小于4MPa，凝固48小时后，利用Φ94mm钻头进行透孔，钻孔终孔止于距11-2煤层顶板0.5米处，钻孔必须严格按照设计参数进行施工，在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见各煤层时的长度，钻孔在煤层中的长度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。

附表1：

钻孔施工情况记录表

附图4：

水力压裂钻孔设计图

（3）测定煤层原始瓦斯含量及水份

压裂钻孔施工期间，通防一科安排防突实验室人员做好瓦斯含量测定准备工作，钻孔见煤后，用DGC瓦斯含量快速测定仪测定煤层原始瓦斯含量，并收集煤样进行煤层水份测定，并做好相关记录。

（4）压裂钻孔封孔

钻孔封孔采用“一堵多注、带压注浆”方式进行封孔。

①孔内全程下入Φ25mm内径压裂管至孔底，压裂管每根长1m，采用特制接头连接。

实管下至见煤点后0.5m位置，其余见煤段为高压筛管（最上段筛管带堵头，且筛管采用纱布包裹）。

②压裂钻孔孔口段10m送入Φ25mm内径的超高压无缝纲管，抗压能力不小于50MP。

每根无缝钢管长2m，采用特制接头连接；

③压裂管外露孔口不小于400mm，孔外的一根无缝钢管尾端焊接Φ25mm高压直通快速接头，确保能正常与两根Φ19mm内径高压缠绕钢编管连接。

为确保钢管不从孔内向下滑，还需在最后一根钢管孔外段加工支撑块。

④钻孔孔内下4分注浆管、返浆管，其中返浆管下至见煤位置，注浆管超过孔口封堵段长度0.3m。

⑤孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉纱进行封堵固定。

封堵长度不小于2m、同时在孔口打入木塞加固。

⑥聚氨酯固孔结束后，利用注浆泵进行带压注浆，用普通水泥、白水泥对进行封堵，水灰比为0.7:

1，普通水泥和白水泥比例为3：

1，根据实际情况采用多次带压注浆进行封孔，注浆压力不得小于4Mpa。

⑦注浆结束待水泥浆沉降后，通过返浆管再次向孔内进行注浆，直至压裂管返浆，反复进行2～3次。

压裂孔注浆凝固至进入11-2煤层0.5m处。

附图5：

水力压裂钻孔封孔示意图

（5）水力压裂过程

①压裂试验数据监测

试验中采用远距离操作。

为精确计算并实施监测孔内压力变化，试验中要记录压裂泵处监测到的泵注压力，并设计在压裂孔孔口安装压力传感器，实现孔内压力变化的远距离精确监测（压力传感器数据记录表见附表2）。

在泵注系统管路中安装流量计，实现时时监控流量及累计注入量（流量传感器数据记录表见附表3）。

在压裂孔及其周边10m范围内安设瓦斯浓度传感器，监测压裂钻孔回风流内的瓦斯浓度变化（瓦斯浓度数据记录表见附表4）。

②压裂操作步骤

封孔完成并至少凝固36小时后，方可开始对该压裂钻孔进行高压水力压裂。

逐步将压力调至10Mpa、20Mpa，压裂过程中，由勘探处安排专人对乳化泵的压力变化情况进行统计，根据现场压裂情况，逐步上升压裂压力。

如压力泵上升到20Mpa时且水箱内水位不再下降时，操作暂停压裂工作。

在压裂过程中，如压裂泵压力上不去或压力急剧下降到10Mpa以下时，停止压裂工作。

（6）压裂抽采效果考察

水力压裂结束后，在钻孔周围施工抽采钻孔，对单孔抽采浓度及单组抽采浓度进行考察，方案另行编制。

四、安全技术措施

为确保21111

（1）顺槽底抽巷水力压裂工作安全顺利进行，保证水力压裂过程中“一通三防”管理及施工人员人身安全，现从通风瓦斯管理、人员安全防护、高压设备管理及防治灾害等方面采取相应的安全措施，压裂期间各单位及相关人员必须严格执行。

1、通风系统

通风区负责监管及维护通风系统，确保通风系统稳定可靠。

2、监测监控

由信息工区负责在水力压裂地点回风侧安设T测瓦斯传感器，T测探头安装在压裂点回风侧5～10m处，并实现巷道及其回风系统内瓦斯电闭锁。

T测≥0.8%时，能自动切断巷道内及回风流中全部非本质安全型电气设备电源。

在水力压裂操作台附近安设专用电话，保证通讯正常。

开泵前由测气员检查工作面、回风流、乳化泵、开关附近的瓦斯浓度，当瓦斯浓度小于0.5%时，方可开泵注水。

3、安全防护设施

隔离式自救器规定：

进入该相关区域的人员必须随身携带完好的隔离式自救器。

4、高压管路系统

管路连接必须完好可靠，沿原风水管路延接，每间隔5m固定在风、水管路上，且各高压管接头必须进行固定，并保证高压胶管平直，不得弯曲；开乳化泵以前必须由机电修配中心人员对管路系统进行逐一检查，排除隐患。

5、水力压裂钻孔施工规定

（1）钻孔施工前必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好，确保安全施工。

（2）通风区按规定检查巷道瓦斯，钻孔施工期间必须安设测气员，当瓦斯浓度达到1.0%时，必须立即停止作业，切断电源、撤出人员至新鲜风流处，并及时向相关单位进行汇报请示处理。

（3）在施钻过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现等突出预兆时，必须立即停止作业、切断电源，并向值班室与矿调度室汇报请示处理。

（4）钻孔施工应确保开孔位置应选在岩石完整的位置。

施工要保证钻孔平直、孔形完整。

钻孔施工好后，立即清洗钻孔，保证钻孔畅通。

（5）钻孔施工期间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5m范围内，当瓦斯浓度达到1.0%时，必须立即停止作业，切断电源、撤出人员至新鲜风流处，并及时向相关单位进行汇报请示处理。

6、警戒、撤人范围

严格人员撤离和警戒制度。

水力压裂实施前，由勘探处负责对水力压裂试验无关人员进行撤离，人员全部撤至警戒范围外。

在警戒位置安设专人警戒并挂设警戒网、警戒标识，严禁无关人员进入试验地点，并切断回风区域的所有非本质安全型设备电源。

警戒撤人及断电到位后，方可开始执行水力压裂施工。

警戒位置：

1#警戒：

-790m东翼胶带机大巷压裂地点西100m处；

2#警戒：

-790m东翼胶带机大巷压裂地点西100m处。

7、避灾路线

避火、瓦斯、水灾害路线：

水力压裂试验点→-790m东翼轨道大巷→-790m1#轨道石门→第二副井→地面。

8、其他安全技术措施

（1）预埋高压注水管时，所有管头连接必须使用管钳拧紧各丝扣，防止压裂过程中漏水。

（2）高压注水泵必须安排专职司机（机电修配中心安排1名司机，勘探处安排一名电工、一名机工）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，密切关注压裂泵泵箱水位，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。

（3）开泵前，首先由勘探处安排专人巡查管路连接、设备完好情况，确保无隐患；将管路系统内的所有人员全部撤出，由现场跟班人员指示开泵，压裂初始泵压调至10MPa进行注水直至泵压稳定在20MPa；如有漏水、炸管现象，必须停泵进行卸压操作，待注水泵压力表指示降到0MPa以下时，方可进入警戒内进行处理。

（4）当压裂泵的压力持续保持在20MPa且持续有10min以上时，必须立即停止压裂。

（5）压裂泵停止运行后，必须当压力表指示降到0MPa以下时，才可拆开高压胶管，否则严禁对高压胶管进行拆、装等操作，严防残留高压水流伤人。

（6）水力压裂期间，信息工区必须连续观察压裂点瓦斯变化情况，发现异常必须立即通知调度所及井下施工人员。

（7）水力压裂期间，勘探处安设专人认真核算水力压裂孔注入水量，并将注入水量及时反馈于现场指挥带班人员。

（8）水力压裂停泵卸压后，必须停馈电开关、闭锁。

（9）关闭高压球阀及打开卸压阀时，人员必须使用长臂工具操作，并佩戴防护眼镜。

（10）水力压裂过程，要注意观察巷道异常出水、顶板掉渣等情况，发现异常要及时停止注水。

（11）水力压裂操作结束后，对电气设备防爆性能、管路连接处进行一次全面检查。

（12）水力压裂钻孔由勘探处编制专项施工安全技术措施。

（13）各相关单位需将本措施与水力压裂方案一并贯彻执行。

五、组织保障措施

为保证水力压裂工作安全顺利进行，矿成立水力压裂领导小组。

（一）领导小组成员

组长：

陈功胜

副组长：

朱亮

成员：

通防一科、机电运输管理一科、调度一所、安监处、机电修配中心、通风区、抽采区、信息工区、勘探处、生产预备队。

（二）小组成员职责

组长：

负责水力压裂工作的的总体实施安排；压裂进行前，由总工程师组织所有相关人员召开水力压裂实施专题会，对压裂工作进行统一安排；

副组长：

协助组长进行水力压裂各项工作实施安排。

通防一科：

负责编制水力压裂实施方案，对水力压裂各项工作进行日常监督协调。

调度一所：

负责协调指挥水力压裂设备的打运安装工作，做好上传下达，信息及时反馈给领导及各相关单位。

机电运输管理一科：

负责提供水力压裂供电系统设计。

安监处：

负责监督落实本措施执行情况。

机电修配中心：

负责水力压裂设备地面调试和井下安装后的调试工作，水力压裂施工期间每班安排专人负责水力压裂以及高压管路维护。

生产预备队：

负责水力压裂打钻及压裂期间风水管路的维护，确保供风、供水正常。

抽采区：

负责压裂效果相关数据收集考察。

通风区：

合理调整通风系统，确保施工地点供风量不少于1000m?

/min，负责每班安排人员检查瓦斯情况。

信息工区：

负责安设压裂钻孔施工地点的瓦斯传感器探头；负责在钻孔施工地点和压裂泵安设地点安设专用调度电话。

勘探处：

负责按照设计安装供电系统，按照设计要求施工水力压裂钻孔及封堵钻孔，并编制专项钻孔施工安全技术措施。

六、水力压裂工期安排

2014年3月日～3月日安装调试压裂系统；其中，3月日～3月

日施工水力压裂钻孔及封孔注浆工作，2014年3月日～3月日进行水力压裂工作。

七、附表及附图

附图1：

综合柱状图

附图2：

21111

（1）顺槽底抽巷水力压裂通风、监测、避灾警戒系统示意图

附图3：

21111

（1）顺槽底抽巷水力压裂系统安装示意图

附图4：

水力压裂钻孔设计图

附图5：

水力压裂钻孔封孔示意图