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北京消防|順槽底抽巷水力壓裂安全技術(shù)措施|消防檢測(cè)|電氣檢測(cè) 發(fā)布日期:2019-02-02 12:48:41

21111(1)順槽底抽巷穿層鉆孔抽采濃度較低,為提高條帶穿層鉆孔的預(yù)抽效果,達(dá)到快速消突的目的,選擇對(duì)該處采取水力壓裂增透技術(shù)。為保證水力壓裂工作安全有序進(jìn)行,特編制本安全技術(shù)措施方案。
一、試驗(yàn)地點(diǎn)基本概況
1、試驗(yàn)地點(diǎn)概況
21111(1)順槽底抽巷(-790m東翼膠帶機(jī)大巷)為二水平運(yùn)煤大巷,兼做21111(1)順槽掩護(hù)巷。巷道斷面形狀為直墻半圓拱,巷道凈寬%uD7凈高為:5500mm?50mm。該巷道內(nèi)共安排3臺(tái)鉆機(jī)正常施工,現(xiàn)第一臺(tái)鉆機(jī)在78組鉆孔處向西施工,第二臺(tái)鉆機(jī)在123組鉆???處向東施工,第三臺(tái)鉆機(jī)在157組處向東施工,本次壓裂方案設(shè)計(jì)2個(gè)壓裂鉆孔(鉆孔間隔50m),2#、3#壓裂孔自西向東布置,施工地點(diǎn)分別在130、135組穿層鉆孔處,該段范圍內(nèi)87~123組、140~157組穿層鉆孔已施工。
2、水力壓裂地點(diǎn)煤層頂?shù)装迩闆r
11-2煤層老頂為粉細(xì)砂巖,厚度2.4~11.5/7.44m,淺灰白色,細(xì)粒結(jié)構(gòu),頂部顆粒較細(xì),層內(nèi)含白云母薄片及暗色礦物。
直接頂為11-3煤砂質(zhì)泥巖,厚度0~5.3/3.32m,砂質(zhì)泥巖:灰色,砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu),砂質(zhì)含量不均,上部偶見植化碎片。11-3煤:黑色,碎塊至粉末狀,瀝青光澤,暗煤。
11-2煤層直接底為泥巖11-1煤,0~9.08/4.52m,泥巖:灰色、局部深灰色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),層內(nèi)含較多植化碎片,薄層狀,巖性較脆,易碎,巖芯局部完整,局部發(fā)育碳質(zhì)泥巖。11-1煤:黑色,粉末狀為主,暗煤。
老底細(xì)砂巖2.84~31.7/14.34m,細(xì)砂巖:淺灰色,塊狀,細(xì)粒,石英長石為主,硅鈣質(zhì)膠結(jié),分選差,頂部與泥巖互為薄層狀,水平層理,抗壓強(qiáng)度為37.5Mpa。
21111(1)順槽底抽巷布置于細(xì)砂巖下的中砂巖層下部,巷道頂板為中砂巖。中砂巖7.44~27.18/15.52m,灰白色,中粒結(jié)構(gòu),含少量粗粒成分,層理不明顯,層內(nèi)含少量暗色礦物,鈣質(zhì)膠結(jié),頂?shù)撞堪l(fā)育有裂隙,巖性堅(jiān)硬致密。
附圖1:綜合柱狀圖。
3、瓦斯地質(zhì)情況
瓦斯含量:該區(qū)段所掘地段11-2煤層自然瓦斯含量為3.1~8.0m?/t。該區(qū)段11-2煤層底板標(biāo)高為-759.1~-715.2m,根據(jù)“集技[2009]304號(hào)”文規(guī)定:該區(qū)段屬于突出危險(xiǎn)區(qū);瓦斯壓力:根據(jù)11-2煤層瓦斯地質(zhì)圖,預(yù)計(jì)該區(qū)段瓦斯壓力為1.5~2.5Mpa。試驗(yàn)處實(shí)測(cè)瓦斯含量1.5Mpa,140組處實(shí)測(cè)瓦斯含量6.64m?/t。
4、通風(fēng)情況
21111(1)順槽底抽巷為全負(fù)壓通風(fēng)巷道,風(fēng)量為1400m?/min。
通風(fēng)路線:
第二副井→-790m1#軌道石門→-790m東翼軌道大巷→21111(1)順槽底抽巷→水力壓裂鉆孔施工地點(diǎn)→-790m東翼膠帶機(jī)大巷回風(fēng)斜巷→東二11槽軌道下山→東二回風(fēng)上山→東風(fēng)井
附圖2:21111(1)順槽底抽巷水力壓裂通風(fēng)、監(jiān)測(cè)、避災(zāi)警戒系統(tǒng)示意圖
5、抽采系統(tǒng)
抽采路線:地面抽采泵站2BEY-72→瓦斯抽采孔(?30mm)→-630m回風(fēng)大巷(?30mm)→-530-790m東翼暗副斜井(?30mm)→21111(1)順槽底抽巷(?73mm)
二、水力壓裂設(shè)備選型安裝及相關(guān)設(shè)備材料
1、壓裂泵選型
水力壓裂設(shè)備選型為南井六合煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的BRW/200-56型乳化泵,額定壓力56MPa,額定流量200L/min。
2、相關(guān)設(shè)備材料
高壓水力壓裂系統(tǒng)由壓力表、高壓管、封孔器及相關(guān)裝置連接接頭等組成。
3、高壓系統(tǒng)安裝
水力壓裂泵安設(shè)在試驗(yàn)地點(diǎn)向東100m處,井下供水管連接至高壓注水泵水箱進(jìn)水口,通過壓裂泵加壓后,用?5mm高壓膠管,連接到壓裂鉆孔的高壓封孔管上,將高壓水流輸送至鉆孔內(nèi),壓裂孔孔口處的高壓封孔管上必須安設(shè)高壓閘門、卸壓閥等。
附圖3:21111(1)順槽底抽巷水力壓裂系統(tǒng)安裝示意圖
三、水力壓裂實(shí)施方案
(一)水力壓裂原理
水力壓裂技術(shù)主要機(jī)理:通過高壓快速驅(qū)動(dòng)水流,在短時(shí)間將大量的水?dāng)D入煤層微裂隙,微裂縫擴(kuò)寬伸展后,使煤層發(fā)生碎裂,產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的次生裂縫與裂隙,從而增加煤層的透氣性。同時(shí)高壓水進(jìn)入煤層微裂隙,置換部分煤層吸附瓦斯。
(二)水力壓裂工藝流程
1、水力壓裂工作工藝流程
壓裂設(shè)備安裝→壓裂鉆孔設(shè)計(jì)與施工→測(cè)定煤層原始瓦斯含量及水份→壓裂鉆孔封孔→水力壓裂→壓裂效果檢驗(yàn)→施工抽采鉆孔→數(shù)據(jù)分析
2、各工序工作標(biāo)準(zhǔn)及要求
(1)壓裂設(shè)備安裝
機(jī)電運(yùn)輸管理一科負(fù)責(zé)提供水力壓裂設(shè)備供電設(shè)計(jì);勘探處根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝好高壓注水泵、高壓水管路系統(tǒng),根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝供電系統(tǒng),信息工區(qū)安裝遠(yuǎn)程電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng);機(jī)電修配中心負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試工作。所有系統(tǒng)安裝、調(diào)試完成,經(jīng)機(jī)電運(yùn)輸管理一科等單位驗(yàn)收合格后,方可開始水力壓裂。
(2)壓裂鉆孔設(shè)計(jì)與施工
壓裂鉆孔選擇在21111(1)順槽底抽巷8W19點(diǎn)向東6.6m、43.4m分別施工2#、3#孔,采用ZDY-3200S型鉆機(jī)配?13mm金剛石復(fù)合片鉆頭施工,第一次施工至煤層底板法距2m位置,退出鉆桿后,下一根2m注漿管進(jìn)行注漿封堵裂隙,使用普通水泥,壓力不小于4MPa,凝固48小時(shí)后,利用?4mm鉆頭進(jìn)行透孔,鉆孔終孔止于距11-2煤層頂板0.5米處,鉆孔必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工,在鉆孔施工中,應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔參數(shù)、鉆孔見各煤層時(shí)的長度,鉆孔在煤層中的長度,以及鉆孔開孔時(shí)間、見煤時(shí)間及結(jié)束時(shí)間。
附表1:鉆孔施??情況記錄表
附圖4:水力壓裂鉆孔設(shè)計(jì)圖
(3)測(cè)定煤層原始瓦斯含量及水份
壓裂鉆孔施工期間,通防一科安排防突實(shí)驗(yàn)室人員做好瓦斯含量測(cè)定準(zhǔn)備工作,鉆孔見煤后,用DGC瓦斯含量快速測(cè)定儀測(cè)定煤層原始瓦斯含量,并收集煤樣進(jìn)行煤層水份測(cè)定,并做好相關(guān)記錄。
(4)壓裂鉆孔封孔
鉆孔封孔采用“一堵多注、帶壓注漿”方式進(jìn)行封孔。
①孔內(nèi)全程下入?5mm內(nèi)徑壓裂管至孔底,壓裂管每根長1m,采用特制接頭連接。實(shí)管下至見煤點(diǎn)后0.5m位置,其余見煤段為高壓篩管(最上段篩管帶堵頭,且篩管采用紗布包裹)。
②壓裂鉆孔孔口段10m送入?5mm內(nèi)徑的超高壓無縫綱管,抗壓能力不小于50MP。每根無縫鋼管長2m,采用特制接頭連接;
③壓裂管外露孔口不小于400mm,孔外的一根無縫鋼管尾端焊接?5mm高壓直通快速接頭,確保能正常與兩根?9mm內(nèi)徑高壓纏繞鋼編管連接。為確保鋼管不從孔內(nèi)向下滑,還需在最后一根鋼管孔外段加工支撐塊。
④鉆孔孔內(nèi)下4分注漿管、返漿管,其中返漿管下至見煤位置,注漿管超過孔口封堵段長度0.3m。
⑤孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉紗進(jìn)行封堵固定。封堵長度不小于2m、同時(shí)在孔口打入木塞加固。
⑥聚氨酯固孔結(jié)束后,利用注漿泵進(jìn)行帶壓注漿,用普通水泥、白水泥對(duì)進(jìn)行封堵,水灰比為0.7:1,普通水泥和白水泥比例為3:1,根據(jù)實(shí)際情況采用多次帶壓注漿進(jìn)行封孔,注漿壓力不得小于4Mpa。
⑦注漿結(jié)束待水泥漿沉降后,通過返漿管再次向孔內(nèi)進(jìn)行注漿,直至壓裂管返漿,反復(fù)進(jìn)行2~3次。壓裂孔注漿凝固至進(jìn)入11-2煤層0.5m處。
附圖5:水力壓裂鉆孔封孔示意圖
(5)水力壓裂過程
①壓裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
試驗(yàn)中采用遠(yuǎn)距離操作。
為精確計(jì)算并實(shí)施監(jiān)測(cè)孔內(nèi)壓力變化,試驗(yàn)中要記錄壓裂泵處監(jiān)測(cè)到的泵注壓力,并設(shè)計(jì)在壓裂孔孔口安裝壓力傳感器,實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)壓力變化的遠(yuǎn)距離精確監(jiān)測(cè)(壓力傳感器數(shù)據(jù)記錄表見附表2)。

東城區(qū)消防安全評(píng)估

北京優(yōu)質(zhì)消防檢測(cè)、材料檢測(cè)、燒樣檢測(cè)提供機(jī)構(gòu)。

電氣檢測(cè)服務(wù)項(xiàng)目

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