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运用定向压裂增透新技术 破解煤矿瓦斯抽采和防突难题
发布时间 2018/4/3 17:23:07      作者 河南ca888有限公司      来源 www.xuanzekeji.com      浏览


WORKSAFETY国家安全生产监督管理总局调查;第15期(总204期)2009年10月23日;运用定向压裂增透新技术;破解煤矿瓦斯抽采和防突难题;河南省煤层气开发利用有限公司;按:瓦斯治理是煤矿安全生产的关键环节,其重点和难;关键词:煤矿瓦斯治理新技术;河南省主采煤层属高瓦斯富集、低透气性煤层,瓦斯抽

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ADMINISTRATION OF

WORK SAFETY 国家安全生产监督管理总局 调查研究

第15期 (总204期) 2009年10月23日

运用定向压裂增透新技术

破解煤矿瓦斯抽采和防突难题

河南省煤层气开发利用有限公司


按:瓦斯治理是煤矿安全生产的关键环节,其重点和难点是瓦斯的抽采和防突,解决这一难点必须依靠科学技术,加大科技创新力度。河南省煤层气开发利用有限公司运用定向压裂增透新技术,可以有效扩大煤层气流动通道,降低瓦斯渗流阻力,提高瓦斯抽采效率,增强防突能力,对破解煤矿瓦斯抽采和防突的难题进行了有益的探索。通过积极推广煤矿瓦斯治理新技术,进一步加大扶持力度、完善技术政策、落实措施责任,我们坚信,就一定能够搞好煤矿瓦斯治理,有效遏制煤矿瓦斯事故,实现全国安全生产状况的持续稳定好转。

关键词:煤矿 瓦斯治理 新技术


河南省主采煤层属高瓦斯富集、低透气性煤层,瓦斯抽放和治理难度极大,瓦斯事故时有发生。为有效治理瓦斯,推动煤矿瓦斯治理技术创新,发展煤层气产业,河南省委、省政府先后成立了河南省煤矿瓦斯集中整治领导小组和煤层气产业发展领导小组,并于2007年在全国率先组建成立了省属专业化瓦斯治理企业——河南省煤层气开发利用有限公司,统一负责全省煤层气的勘查、开发和综合利用,统一开展煤矿瓦斯治理的技术研发和专业服务。公司创立以来,坚持以煤矿瓦斯治理为主线,充分发挥专业化优势,深入推进煤矿瓦斯治理技术自主创新,先后组建成立了河南煤层气研发公司、工程技术服务公司、煤层气(瓦斯)抽采计量检测中心和河南省瓦斯治理研究院,与煤炭科学研究总院联合成立了河南矿山安全工程技术中心,深入开展了重大技术和装备的攻关和推广,培养和引进了一批高层次的矿山安全专业技术人才;率先启动“双百”工程建设,与平顶山市合作建设全国首个瓦斯治理示范县,为境内25座煤矿统一提供瓦斯治理技术服务;承担了平顶山瓦斯综合治理示范项目和河南省煤矿安全测控ca88区域技术服务中心两个2009国债安全改造项目,为煤矿企业安全防灾、有效减灾提供了坚实的技术和服务支撑。

针对河南低渗透极难抽单一煤层的特点,河南省煤层气开发

利用有限公司经过两年多的不懈努力,成功研发了煤矿井下压裂增透消突安全成套技术并顺利通过国家论证。目前,该技术已在全省不同地质条件矿区和高瓦斯矿井连续进行了120余次压裂工业试验。试验效果表明,这是一项集煤层增透消突、降尘降温、抑制煤层自然发火、防止冲击地压、优化工作面顶板管理等优势为一体,有效治理高瓦斯低透气性煤层瓦斯灾害的核心技术,对煤炭生产的安全保障作用十分显著。

一、基本情况

煤矿井下压裂增透消突安全成套技术,是针对河南低渗透极难抽单一煤层,利用液体传压的性能,在煤矿井下施工压裂钻孔,利用高压泵组,在孔底形成高压,超过地层的地应力和岩石抗压强度,迫使地层产生裂缝,并使裂缝继续延伸扩展。在地层形成具有一定宽度的高渗透裂缝,有效扩大气液流动通道,降低瓦斯渗流阻力。采用水力喷射辅助定向压裂技术,能够控制性提高目标区域透气性,起到卸压增透作用。

该技术主要用于煤矿井下高瓦斯低透气性突出煤层的强化抽采,突出危险和高冲击地压危险的难开采煤层,保护层开采效果不好的单一煤层或煤层群,矿井首采煤层揭石门和煤巷快速安全掘进,易自然煤层防灭火,工作面顶底板管理。部分不同地质条件下高瓦斯煤矿工业性试验效果如下:

(一)中平能化集团十矿工业试验效果

平煤十矿位于平顶山矿区东部,瓦斯含量和瓦斯压力高,透

气性差,极难抽采,均属突出煤层。瓦斯压力1.5~2.4MPa,瓦斯含量12.7~30 m/t,透气性系数0.0013~0.0019mD,属于难以抽采煤层。目前矿井涌出量占平煤集团公司涌出总量的五分之一,位列河南省第二,是平顶山矿区瓦斯灾害最为严重的矿井,历史上发生煤与瓦斯突出事故50余次,突出最大煤量2000t。

2008年10月,在24110工作面机巷、风巷、对应的底抽巷进行井下定向压裂增透。压裂强化抽采后,煤层透气性由原来的0.0015mD提高到1.2mD,提高了800多倍,钻孔瓦斯抽采浓度平均超过45%,单孔纯流量平均0.1~0.37m3/min,最大单孔瓦斯浓度90%,流量0.8m3/min,部分单孔瓦斯抽采总量到2.5万m以上,截至2008年12月份,24110工作面剩余难采区段共抽采瓦斯254.06×104 m,整个工作面剩余瓦斯储量559.3×104 m,约占45.42%。

根据24110工作面实际情况,在压裂强化抽采后,在难抽采的230m范围内测定的煤层残存瓦斯含量全部残存瓦斯含量降到了8 m/t以下,全部瓦斯压力都降到了0.74MPa以下,消除了工作面前方突出危险性。

2009年1月,开始对24110工作面剩余区段进行回采,最高日产量3000t,最大月产量6.5万,比压裂前提高了50%。回采中统计90次校检指标,共有4个指标超标,超标率为4.4%,效检超标幅度显著降低,远远小于以前13.4~16%的校检超标率,大幅度降低了防突措施工程量,有效提高了回采生产效率。

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同时,压裂前后在压裂影响范围内进行各工序粉尘含量监测,压裂后割煤、钻孔施工工序粉尘含量均有大幅度降低,最大降幅达58.18%,有效改善了工作面作业环境,降低了职业病害发生率。

(二)河南煤化集团鹤煤公司六矿工业试验效果

鹤煤六矿2115工作面属于煤与瓦斯突出危险区域,煤层瓦斯含量高、压力大,掘进期间煤与瓦斯突出危险性校检指标经常超标,消突工程量大、周期长、效果差,掘进速度极低,自2007年11月份开始掘进,至2008年10月份,共有9个月采掘进尺,总进尺110.5m,月平均掘进进尺仅为12.26m。于2008年10月底,在2115下顺槽通尺110.5m处巷道迎头进行压裂抽采快速掘进试验。

截至2009年8月17日,2115下顺槽压裂6次,瓦斯抽采总量72万m3,实现安全掘进巷道400多米。根据统计的数据可以看出,与采用常规超前排放钻孔措施相比,压裂抽采措施后,巷道掘进速度提高3-4倍,压裂后共校检142次,其中超标5次,校检超标率3.2%,与压裂前超标率35%相比,突出危险性校检指标超标率显著下降,大大提高了掘进速度,有效缓解了采掘工作面接替紧张的局面。

掘进工作面粉尘危害严重,掘进工作面压裂有效降低了粉尘浓度,改善了作业环境。2115下顺槽掘进头压裂抽采后,炮后煤尘浓度由压裂前4.36-10.44mg/ m,降低到了0.78-2.68mg/ m,降尘率74.33-82.11%。


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