能源公司黄玉川煤矿工作面水力压裂初次放顶作业规程.doc

能源公司黄玉川煤矿工作面水力压裂初次放顶作业规程  第一章 工作面概况 第一节 工作面位置及井上下关系 一、工作面名称 本工作面为黄玉川煤矿216上02综采工作面，所在煤层为6上煤。 二、相邻关系 216上02工作面位于一盘区。工作面倾向长度约240m。该工作面北为DF6断层构造带，西邻216上03工作面（未掘），南到DF5断层，东为216上01综放工作面。四邻不受采动影响，没有老空积水。 第二节 煤层及顶底板特征 煤层平均厚度为10m，结构复杂，倾角为1-15°。根据黄玉川煤矿216上02工作面回采地质说明书，直接顶为8.12m的细砂岩，浅灰色，灰白色，中厚层状，细粒结构；老顶为粉砂岩，厚度为8.22m，暗灰色,灰色,中厚层状,含少量的暗色矿物，坚硬。详情见图1-2-1。 图1-2-1 第三节 其它因素 该工作面地质条件复杂，断层较为发育，但在切眼未见断层，不会对压裂造成影响。 井田内无任何生产小窑及老窑；但216上02回采工作面对应上方有11401回采工作面（层间距约为50m），该工作面已回采，有少量积水，216上02工作面回采前应对11401工作面采空区积水进行探放，压裂过程中，观察钻孔出水量，发现涌水量较大时采用封孔器封孔，通知矿方疏放水后再次施工。其它情况详情见表1-3-1. 表1-3-1 影响回采的其它地质因素 瓦 斯 相对瓦斯涌出量为0.19m3/t；绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min。 煤 尘 具爆炸危险性，爆炸指数为39.77 %。 煤的自燃 6上煤层为Ⅰ级容易自燃，火焰长度为40mm。 地 温 地温在12～18℃之间，属于地温正常区。 地 压 正常。 普氏硬度 （f） 煤层 夹矸 直接顶（细砂岩） 直接底（泥岩） 1.01～3.56 4层 2.37～5.68 1.01～3.56 第二章 工作面水力压裂初次放顶 第一节 水力压裂工艺 一、压裂组成 顶板水力压裂包括封孔、高压水压裂、保压注水、压裂监测等主要工序，该压裂系统主要由以下几部分组成： 静压水进水管路、高压水泵、注水管、蓄存压裂介质水和油的储能器、手动泵、高压注水胶管、高压封孔器、压力流量监测仪。其中： 封孔器：由中心管和封隔器胶筒组成水路通道。中心管注入高压水，通向压裂段，通过水的高压压裂岩孔；而封隔器与中心管形成的空间，存储高压水用以密封压裂段。通过连杆将两支封隔器相连，岩孔压裂段处于两支封隔器之间。试验时，先要用手动泵通过高压胶管给封隔器胶筒与中心管间隙加压，密封岩孔压裂段，不使压裂段高压水外泄。封隔器连杆拉住两只封隔器，保持封隔器平衡，使封隔器与岩孔没有相对位移。 注水管：注水管连接处用“O”型圈密封，螺纹扣连接，长度为1.5m。注水管作用主要有两个，其一，作为连接构件将连接好的封隔系统送至钻孔的预定位置；其二，作为加压通道对封隔的钻孔段进行压裂。 高压水泵：其作用是给压裂段加压。其参数为：油泵流量80L/min，额定压力62Mpa，功率90KW，电压660/1140v。高压泵由专业操作员操作。开泵、加压及停泵严格按照高压泵操作与压裂要求执行。 流量水压监测仪：采用KJ327-F水压致裂数据采集仪实时监控压裂过程，实时记录流量和压力变化曲线，将采集结果传送给计算机进行处理计算。该仪器系矿用本质安全型。 预裂缝起裂后水压会有所下降，继而进入保压阶段，在这个阶段，裂纹扩展的同时伴随着新裂纹的产生，利用流量计监测流量及注入的水量，保证顶板岩层充分弱化和软化。压裂过程中观测压裂孔周围顶板出水情况，压裂时间一般不少于30分钟。 二、压裂工艺 水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板工艺过程如图1所示。 采用横向切槽的特殊钻头，预制横向切槽，如图(a)所示。 利用手动泵为封隔器加压使胶筒膨胀，达到封孔目的，如图(b)。 连接高压泵实施压裂，如图(c)。 (a) (b) (c) 图2-1-1 水力压裂控制坚硬顶板岩层示意图 封孔工艺流程图如下图所示，封孔压力为12~16MPa，严格按照下图连接管路，保证连接处密封完好，试压达到要求后投入使用。试压时加压到2~5MPa检查密封情况。 加压压裂工艺流程图如下图所示，压裂时间根据泵压确定，泵压稳定后停止压裂。 第二节 压裂方案与施工组织 水力压裂钻孔布置 工作面切眼水力压裂钻孔布置如图2-2-1。 分别在切眼工作面侧布置压裂钻孔L（14个）、压裂钻孔S（13个）、压裂钻孔J（7个，与邻近钻孔间距分别为5m），见图(a)； 分别在胶运顺槽和辅运顺槽布置6个S孔，布置见图(a)； 在切眼2个端头分别布置2个钻孔A，顶板无法及时垮落时压裂，布置见图(a)； 钻孔进尺总