夏店煤矿3117回风巷掘进工作面气相压裂方案 最新

夏店煤矿3117回风巷掘进

气相压裂方案

夏店煤矿抽采科 工程公司气相压裂小组

2016年1月

一、工程概况

为使3117回风巷工作面实现连续掘进，提高掘进速度，加快瓦斯抽放效率，经夏店煤矿抽采科、工程公司压裂小组双方商议后，3117回风巷掘进工作面施工气相压裂瓦斯治理工艺，为保证方案可行、可靠，特编制本施工方案。

1、工作面概况

3117回风巷位于31采区下部北翼，南面为31采区大巷，北面为实体煤，西面为实体煤，东面为3117E工作面。巷道断面为矩形，宽5m，高3.2m，净面积16㎡，掘进长度1162m。

夏店煤矿3117回风巷为3#煤层，平均煤厚5.7m，坚固性系数f为0.74，测得最大K1值为0.5，煤层透气性系数为0.112m2/（MPa﹒d），瓦斯压力为0.43-0.74MPa，属于较难抽放类型。3117工作面回风巷沿3#煤层底板掘进，巷道煤层瓦斯含量为7 -11 m3∕t。现3117回巷抽采方式采用边掘边抽钻场+迎头预抽。

2、工程量

3117回风巷总长为1162m，现巷道已掘进300m。每80m进行一次气相压裂，共计施工11次。

二、设计方案 1、 气相压裂原理

气相压裂增透瓦斯治理技术是利用高能气体瞬间作用于煤层，使迎头煤体松动，化解可能存在的“瓦斯包”，使应力集中区向煤体深部移动，在迎头前方造成较长的卸压带，均化压力场、平衡应力场；同时压裂瞬间能使煤层产生大量裂隙，煤体内被填充或压实的裂隙被重新打开，从而提高煤层透气性、渗透率，促使大量吸附状态的瓦斯转化为游离状态，并为游离状态的瓦斯提供释放通道，提高瓦斯抽采效率，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，有效降低或解决煤层中的瓦斯问题。高能气体从液态转化为气态是一个吸热过程，不会产生高温和火花，因此不会引发瓦斯和煤尘爆炸事故，且对瓦斯和煤尘有稀释作用。

气相压裂增透技术可以使掘进工作面校检指标（K1）超标率大幅度降低，实现连续掘进，提高了掘进速度，实现安全生产。

2、压裂孔设计

夏店煤矿计划在3117回风巷掘进工作面实施气相压裂作业，每次气相压裂需在掘进工作面迎头施工一个压裂钻孔。 3、压裂钻孔设计参数：

工作面迎头施工压裂钻孔1个钻孔，具体钻孔位置见图1。

（1）根据巷道情况，在巷道迎头实施压裂作业，压裂钻孔参数如下： ①钻孔直径：终孔孔径Φ94mm。 ②钻孔深度：80m。 ③开孔高度：1.6m。

④压裂孔角度：煤层自然倾角。 ⑤压裂管个数：20根/孔。 ⑥压裂管型号：G型。 ⑦压裂封孔长度：15m。

打钻过程要严格控制钻孔角度，缓慢推进，成孔之后用压风将煤粉吹出，打出钻孔干净、光滑。打钻过程要认真记录所有动力现象，并整理为纸质材料。

三、施工组织

气相压裂施工器材由潞安工程公司气相压裂人员进行具体操作，每次压裂潞安工程公司不少于一名技术人员对整个压裂过程进行组织和规划。

抽采队需指定一名钻工专门进行钻机操作，以完成压裂器材的推进及退出工作。

抽采科每次压裂安排一名人员，跟踪参与整个压裂施工并记录数据，并将数据上报瓦斯研究院。

安全调度每次压裂安排一名专职安全员负责现场安全施工、向调度室汇报压裂事宜及组织压裂现场警戒范围内人员的撤退和警戒工作。

通风调度每次压裂安排一名专职瓦检员负责现场瓦斯及二氧化碳浓度测量工作。

四、施工流程

施工压裂钻孔---压裂材料下井---将压裂材料运至压裂孔位置---气相压裂施工---器材升井---含量及K1值测定

(1)按照设计方案施工压裂钻孔，并严格执行“低压慢进，边进边退，排空前

进”的原则。

(2)钻孔施工的同时将压裂器材装箱下井运至压裂孔附近。

(3)将第一根压裂杆接线后人工推入钻孔，拧接第二根压裂杆，接线后推入钻孔，人工推不动时用钻机推进，依次推入规定数量压裂杆，连接高压封孔器。

(4)将封孔器和顶杆推入钻孔到预定深度（20m）后，用手压泵给封孔器注水打压（5-10Mpa），完成封孔工作。

(5)顶杆内端与封孔器连接，外端垫上厚50mm以上的鞋板顶靠在钻机上，并用8#铁丝双丝三扣将顶杆栓固在钻机上，连接启动母线，进行导通试验，确保连接无误，准备引发压裂设备。

(6)将3117回风巷掘进工作面瓦斯传感器后移至距压裂施工地点50米位置，压裂前测量巷道CH4浓度，在瓦斯浓度低于0.5%、CO2浓度低于0.5%，方可开始压裂。

(7)汇报调度，由调度室通知，3117回风巷迎头至36采区专用回风巷整个回风流沿线严禁人员进入，现场安全员负责将3117回风巷作业人员全部撤至警戒线外，禁止作业人员进入36采区专用回风巷，并安排专人做好各处警戒工作。调度室通知3117回风巷及36专回沿线作业队组将动力馈电开关全部停电闭锁。

(8)跟班队干、班组长巡视整个3117回风巷掘进工作面及36采区专用回风巷，跟班队干清点人数，确认回风流路线人员全部撤出后，电话通知起爆人员执行起爆作业。

(9)气相压裂小组工作人员进行远距离作业，在警戒线（警戒距离为300m）以外启动发爆器，引发压裂设备，每次启爆一个压裂孔。

(10)压裂完成30min之内严禁人员进入警戒区域，30min之后由安全员、瓦检员先到施工地点，瓦检员测量瓦斯及二氧化碳浓度，瓦斯浓度低于0.8%，CO2浓度低于1.5%，确保施工地点安全，方可通知工作人员进行下一步作业。

(11)由气相压裂小组工作人员打开截止阀进行缓慢卸压。如有压力表显示不降压或有喷气声等异常情况，关闭截止阀停止卸压，延长卸压时间，观察压力表降压或无喷气声后，再打开截止阀进行卸压，以此类推直至卸压完成。

(12)将瓦斯传感器恢复原来位置。

(13)汇报调度室压裂完成，调度室通知3117回风巷掘进队组恢复送电。

(14)用钻机将顶杆、封孔器、压裂杆等压裂设备拆除回收。 (15)将未使用和拒爆的压裂杆放入专用箱，及时升井。

(16)压裂完成后第二天进行瓦斯含量及K1值的测定，如果含量及K1值超标，及时的进行迎头预抽。

五、注意事项

（1）钻孔要严格按照设计方案进行施工，并严格执行“低压慢进，边进边退，排空前进”的原则。

（2）成孔后，在未进行压裂之前不得封孔；打钻过程中产生的废孔必须当日用水泥砂浆进行封堵，封堵完毕之后将外壁抹平。

（3）运输压裂器材必须装箱，严格按照运输管理规定进行。 （4）现场工作人员必须配备CH4和CO2报警仪。

（5）压裂施工时当钻孔塌孔钻机推不动时，退出器材，重新套孔冲孔后再推入。

（6）压裂前严格按照警戒示意图做好警戒工作。

（7）拆接电源、停送电工作必须由专职电工操作，且严禁操作非本队组机电设备。

（8）施工过程中移动传感器必须严格实行“三位一体”制度，并做好相关记录。

（9）如启爆失败，将线路接头扭结成短路悬挂于巷帮派专人看护，由外到内逐步排查线路，处理问题后回到启爆地点重新启动压裂。

（10）施工过程中遇异常情况及时向调度及瓦斯研究室汇报。 六、处理压裂钻杆掉钻的方法及措施:

1、采用打捞钻杆法：适用于钻压裂杆断入孔内使用。 （1）材料准备：

① 专用探孔钻杆（4分铝塑管），长度不少于60m；

② 打捞钻杆，长1.5米，内径85毫米，壁厚5毫米，数量不少于40根； ③ 与钻机配套的钻杆变径。 （2）施工步骤：

① 使用探杆确定压裂杆距孔口的具体位置；

② 将打捞钻杆与钻杆变径连接，慢慢将打捞钻杆引入钻孔内，直至打捞钻杆将孔内压裂杆全部套住；

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