某礦井穿層鉆孔水力強(qiáng)化增透技術(shù)研究

張艷利

摘 ?要：某礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，瓦斯含量大、壓力高，煤層透氣性差，鉆孔容易塌孔，抽采效果不佳，為提高煤層透氣性，有效提高瓦斯抽采效果，對水力強(qiáng)化增透技術(shù)進(jìn)行研究，為新河礦井瓦斯治理提供新的途徑。

關(guān)鍵詞：水力強(qiáng)化;增透;瓦斯抽采

一、礦井概況

某礦井設(shè)計(jì)規(guī)模60萬t/a，設(shè)計(jì)1個(gè)采區(qū)，1個(gè)工作面。地勘和目前建井期間，測得二1煤層瓦斯鉆孔試樣17個(gè)，瓦斯含量為1.47～27.86 m3/t，瓦斯壓力達(dá)到2.6～3.05 MPa，屬煤與瓦斯突出礦井。

二、水力強(qiáng)化試驗(yàn)點(diǎn)介紹

根據(jù)項(xiàng)目研究安排，水力強(qiáng)化增透試驗(yàn)點(diǎn)主要分為三個(gè)方面，一是工作面上下車場石門水力強(qiáng)化快速揭煤，二是工作面下頂抽巷穿層鉆孔水力強(qiáng)化抽采工作面運(yùn)輸順槽條帶瓦斯，三是工作面上頂抽巷圍巖抽采層鉆孔水力強(qiáng)化抽采工作面回風(fēng)順槽條帶瓦斯。

本文重點(diǎn)對工作面下頂抽4號鉆場水力強(qiáng)化增透技術(shù)進(jìn)行研究分析，4號鉆場共實(shí)施兩個(gè)水力強(qiáng)化鉆孔，鉆孔編號為XH12091XD04C01和XH12091XD04C01，鉆孔參數(shù)如表1。

表1 ?4號鉆場水力強(qiáng)化鉆孔施工參數(shù)

三、水力強(qiáng)化過程及分析

4號鉆場XH12091XD04C01鉆孔共進(jìn)行了4次水力強(qiáng)化作業(yè)，12091C4-2鉆孔進(jìn)行了1次水力強(qiáng)化作業(yè)。4號鉆場2個(gè)鉆孔水力強(qiáng)化作業(yè)過程見表2。

表2 ?12091下抽巷4號鉆場水力強(qiáng)化作業(yè)過程情況表

XH12091XD04C01鉆孔于2011年10月25日、2011年11月11日和2011年11月20日3次吞吐壓裂主要是在煤層中多裂縫體系和較長的裂縫，后期在3號鉆場打鉆和5號鉆場卸壓裂縫說明了這3次壓裂的影響范圍比較大，超過20 m。XH12091XD04C02鉆孔于2011月11月21日沖洗卸壓，在5號鉆場沖出大量煤，造成下抽巷瓦斯超過4分，持續(xù)時(shí)間達(dá)3天以上，共涌出瓦斯約為11900 m2。2012年2月23日再次對XH12091XD04C01鉆孔進(jìn)行水力強(qiáng)化作業(yè)，將3號、4號、5號鉆場范圍內(nèi)的裂縫中的煤粉進(jìn)一步?jīng)_洗，增加透氣性。

從鉆孔分布圖可以估算出流量在0.5 m？/min時(shí)，管路摩阻約2 MPa，破裂壓力約為18MPa，裂縫延伸壓力約為15.5MPa，煤體抗拉強(qiáng)度約為2.5 MPa。

四、水力強(qiáng)化效果分析

為了考查水力強(qiáng)化效果，2號鉆場作為參照鉆場，設(shè)計(jì)施工并連抽了32個(gè)鉆孔，不進(jìn)行水力強(qiáng)化。

（一）水力強(qiáng)化影響范圍。根據(jù)水力強(qiáng)化時(shí)相鄰巷道出水、出煤點(diǎn)以及抽采瓦斯的效果判斷，4號鉆場水力強(qiáng)化影響范圍為包括3號、4號、5號鉆場。

（二）日抽采瓦斯純量和濃度對比。4號鉆場XH12091

XD04C01水力強(qiáng)化鉆孔與2號鉆場32個(gè)鉆孔分別于2011年12月22日和2012年1月2日開始連抽，截止2012年3月24日，分別連續(xù)抽采91和80天，水力強(qiáng)化鉆孔平均日抽采純量是2號鉆場平均單孔日抽采純量的4.3倍，水力強(qiáng)化鉆孔平均抽采濃度是2號鉆場平均抽采濃度的2.4倍，4號鉆場水力強(qiáng)化鉆孔與2號鉆場平均單孔日抽采量、濃度曲線如圖1所示。

圖1 ?4號鉆場水力強(qiáng)化鉆孔與2號鉆場平均單孔日抽采量、濃度曲線

結(jié)論：4號鉆場鉆孔經(jīng)過水力強(qiáng)化增透試驗(yàn)實(shí)施后，煤體得到較大程度泄壓，煤體應(yīng)力梯度下降，煤層透氣性大大增加，

4號鉆場鉆孔抽采濃度和抽采純量較2號鉆場未強(qiáng)化鉆孔有了大幅度的提高，表明水力強(qiáng)化增透措施在增強(qiáng)煤層透氣性、提高瓦斯抽采效果方面具有很好的效果，具有較高的推廣價(jià)值。

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