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460S2区条带高压水力压裂 实施方案 二0二二年六月 审签栏 方案名称 460S2区条带高压水力压裂实施方案 部 门 意见 姓名 日期 部 门 意见 姓名 日期 编 制 抽采副总 抽 采 科 通风副总 通 风 科 机电副矿长 生 产 科 生产副矿长 安 监 科 安全副矿长 机 动 科 总工程师 矿 审 签 意 见 部 门 姓名 日期 部 门 姓名 日期 公司抽采部 公司安 监 部 公司通风部 公司安全副总 公司机电部 公司总工程师 公 司 审 签 意 见 目录 一、引言5 二、工作面基本概况5 三、高压水力压裂设备选型及安装6 四、高压水力压裂实施方案7 五、注意事项9 六、安全防护技术措施10 七、组织保障措施12 八、附图13 460S2区条带高压水力压裂实施方案 一、引言 根据煤电公司2012年水治瓦斯规划，需在矿井条带预抽钻孔将高压水力压裂进行推广应用，以彻底解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题，真正实现全矿井抽采达标。本次压裂选择在4600S2区条带预抽钻孔中进行，为保证压裂有序、顺利实施，特编制此实施方案。 二、工作面基本概况 1、工作面现状 该压裂点为S2611工作面（M6-3煤层）的回采巷道，目前尚未施工任何抽采钻孔，其井下标高为463m，地面标高925.8m～928m之间，对应地表地势较缓，植被繁茂，无房屋及农田。 2、各煤层顶底板情况 460S2区12煤层黑色高炭质泥岩，底板为铝质泥岩，含FeS2结核，顶板为灰色砂质泥岩。11煤层黑色半暗型煤，结构简单，底板为灰色砂质泥岩，顶板为灰色砂质泥岩。10煤层黑色半暗型煤，似金属光泽，底板为灰色砂质泥岩，顶板为灰色砂质泥岩、泥灰岩互层。9煤层黑色半亮型煤，结构简单，底板为灰色砂质泥岩、泥灰岩互层，顶板为灰色砂质泥岩，含星点状FeS2结核。8煤层黑色半亮型煤，似金属光泽，结构简单，内生裂隙发育，底板为灰色砂质泥岩，伪顶为炭质泥岩，直接顶为砂质泥岩。7-2煤层黑色半亮型煤，似金属光泽，结构简单，内生裂隙发育，直接底板为粘土岩，遇水变软，顶板为砂质泥岩、7-1煤层。6-3煤层黑色半暗型煤，结构简单，煤层中夹矸相对较厚，底板为灰色砂质泥岩、Ca质泥岩、泥灰岩，顶板为炭质泥岩、6-2煤层。 3、瓦斯地质情况 根据地勘资料知，460S2区对应M8煤层瓦斯含量为25.87m3/t、M7-2煤层为19.85m3/t、M6-3煤层为18.82m3/t、M9煤层为18.67m3/t。 4、通风情况 460S2区压裂点采用局扇通风，其通风路线如下 进风460S大巷→局部通风机→压裂钻场碛头； 回风压裂钻场碛头→460S大巷→460523S2回风上山→523600S3回风上山→600750S3回风上山→750S大巷→边界回风下上→600S总回风大巷→地面。 详见附图1460S2区通风、监测系统示意图 三、高压水力压裂设备选型及安装 1、压裂泵选择 本次水力压裂选择使用BRW200/31.5型乳化泵进行。 2、其它高压系统组成 除压裂泵外，本次高压水力压裂系统由水表、压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成，本次压裂所需要的设备、材料，详见表1。 表1 460S2区条带高压水力压裂材料清单表 序号 用途 名称 规格 数量 1 钻孔钻进 矿用钻机 ZY-750型 1台 2 钻头 PDC 5颗 3 强力钻杆 Φ50*800mm 100根 4 封孔设备 高压封孔管 厚壁管 430m 5 封孔机 BDF-10/2.4 1台 6 普通硅酸盐水泥 55包 7 白水泥 15包 8 参数测定设备 压裂设备 瓦斯含量测定仪 DGC 1台 9 压力表 2个 10 高压管接头 Φ25mm 若干 11 高压胶管 Φ25mm、75MPa 240m 12 高压电缆 MYJV22-6/6KV-350 1150m 13 低压电缆 MY-0.38/0.69-3*70 140m 14 移动变压器 630KVA 1台 3、高压系统安装 压裂泵安设在460S2石门已N的新鲜风流中；水表安设在压裂泵的进水侧；将井下供水管连接至高压注水泵的水箱进水口；常压水通过压裂泵加压后，采用Φ25mm高压胶管，以及快速接头连接到压裂钻孔内部的高压封孔管上，再通过高压封孔管将高压水流输送至钻孔内（压裂孔孔口处的高压封孔管上必须安设高压闸门、卸压阀等），详见附图2460S2区高压水力压裂系统安装示意图。 四、高压水力压裂实施方案 本次压裂按以下工艺流程进行 压裂准备→施工压裂钻孔→测定煤层原始瓦斯含量及水份→封堵压裂孔→水力压裂→施工检验钻孔并测定瓦斯含量及水份→施工抽采钻孔→封孔接抽并做好记录→收集相关数据→作出总结分析 1、压裂准备 （1）高压系统连接 由机动科作出460S2区条带高压水力压裂供电设计，机电队严格按设计安装好高压供电系统、压裂泵系统。 由抽放一队将Φ25mm高压胶管从压裂泵出口连接至460S2区压裂钻场碛头。 （2）压裂钻孔设计 根据前期已考察出的压裂半径为76.2m，为保证压裂效果，压裂半径按60m进行控制，而掘进条带要求的控制范围为控制巷道倾斜上方20m、下方10m，因此每隔4个钻场仅需施工一个压裂钻孔即可。因此本次压裂孔选择在460S2-3、460S2-7、460S2-11、460S2-15、460S2-19钻场中进行施工，钻孔要求终孔于M6-3煤层，封孔至M6煤层底板0.5m，仅对M6-3煤层实施压裂。以下为压裂具体实施办法 ①在距离460S1平石门走向103m处的S2-3钻场选择一个钻孔直接进行高压水力压裂，其余条带预抽钻孔均作为检验孔，对压裂影响范围进行检验； ②在460S2-7钻场（距S2-3钻场126.4m）选择一个钻孔进行高压水力压裂，其余条带预抽钻孔均作为检验孔，对压裂影响范围进行检验； ③在460S2-11钻场（距S2-7钻场133.1m）选择一个孔进行高压水力压裂，其余条带预抽钻孔均作为检验孔，对压裂影响范围进行检验； ④在460S2-15钻场（距S2-11钻场131.5m）选择一个孔进行高压水力压裂，其余条带预抽钻孔均作为检验孔，对压裂影响范围进行检验； ⑤在460S2-19钻场（距S2-15钻场123.5m）选择一个孔进行高压水力压裂，其余条带预抽钻孔均作为检验孔，对压裂影响范围进行检验； 孔数及参数根据已测定的结果而定，详见附图3460S2区条带高压水力压裂钻孔设计。 2、压裂钻孔施工 压裂钻孔采用ZY-750型钻机配Φ75mmPDC金刚石复合片钻头施工，钻孔终孔于M6-3煤层。 3、测定煤层原始瓦斯含量及水份 压裂钻孔施工到M6-3煤层底板时，由通风科防突员立即采用DGC瓦斯含量快速测定仪对M6-3煤层原始瓦斯含量及水份进行测定，并做好相关记录。 4、压裂钻孔封堵 瓦斯含量及水份测定完成后，使用高压封孔管、普通水泥、白水泥对该压裂孔进行封堵，水泥和白水泥按3.51的比例进行，封孔深度以到M6-3煤层底板为准，详见附图4460S2区条带压裂钻孔封孔示意图。 5、高压水力压裂 封孔完成并凝固24小时后，即对该压裂钻孔进行高压水力压裂。压裂时，首先将压裂泵压力静压调至30Mpa，然后开始实施压裂。压裂过程中，由抽采科安排专人对压裂泵的压力变化情况、注入水量情况进行统计，直至压裂泵压力急剧上升到30Mpa或压裂泵水箱内水位不再下降时，方可结束压裂。 6、检验钻孔施工 水力压裂完成后，即开始施工检验钻孔并采用DGC瓦斯含量快速测定仪测定M6-3煤层的瓦斯含量、水份，同时对检验钻孔施工时的喷孔现象、回风瓦斯情况进行统计。 7、抽采钻孔施工 压裂结束后按原设计将剩余所有抽采钻孔施工完成（所有条带预抽钻孔均作为检验钻孔施工），并接入矿井抽采系统进行抽采。 8、数据分析 抽采期间，由抽放1队测流人员每两天对该区域试验点的瓦斯流量、浓度等参数进行测定，并做好记录，连续抽采两个月后，即对该区域的预抽效果进行评价，作出总结分析。 五、注意事项 1、封孔注浆时必须使用机械封孔泵进行，水泥和白水泥的比例3.51进行调配，且在进行注浆前先向钻孔中注入1m3清水，以确保水泥砂浆不从封孔管内部流出而堵死封孔管。 2、预埋封孔管时，所有封孔管必须使用管钳拧紧各丝扣，防止压裂过程中漏水。 3、将最里端封孔管改成1寸铁管，并在其前方加上过滤网，中部钻好筛孔，防止水泥砂浆堵死封孔管。 4、开始进行压裂前，由抽采科现场负责人员对整个高压管路进行全面检查，确保所有接头连接完好，确保整个高压系统严密不漏水。 六、安全防护技术措施 1、通风系统 该区域压裂点采用2*15KW局部通风机进行通风，且必须保证出口风量不小于200m3/min。 2、监测监控 由通风队在压裂钻场回风侧510m范围内安设专用瓦斯监测探头，并将其与该区域回风侧的一切机械电源进行闭锁，一旦瓦斯超限，能立即切断460S2区压裂点及回风侧内的一切动力电源，详见通风系统示意图。 3、压风自救、压缩氧自救系统 压缩氧自救器规定进入该区域的人员必须随身携带完好的隔离式压缩氧自救器。 压风自救器安设规定由抽放一队在460S2区压裂钻场碛头20m范围内和压裂泵所在位置各安设一组完好压风自救器，每组压风自救器的数量不少于4个呼吸嘴，供风量符合规程要求。压风自救器由抽放一队负责安设、管理和维护，人为损坏照价赔偿，压风自救器每班由施工队跟班队干（或班长）检查一次，发现问题及时检修或更换，必须保证其完好可靠，进入该区域的人员必须会使用。 4、高压管路系统必须完好可靠，每间隔3m固定一个点，开压裂泵以前必须对管路系统进行逐一检查，排除隐患。 5、施钻规定 施钻当班必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好，若有一样不符合规定，当班禁止施工（当班班长负责，防突员监督）。 安瓦队按规定设置瓦斯检查点检查瓦斯，施钻当班负责人必须携带便携式瓦斯报警仪，并将其吊挂在距施钻地点回风侧5m范围内，当瓦斯浓度达到0.9时，必须立即停止作业。当瓦斯浓度达到1.4时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员至地面，并向施工队、矿调度室及总工汇报请示处理。 在施钻过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、吸钻、抱钻、响煤炮、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现等明显的突出预兆时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员至地面，并向矿调度室和矿总工汇报请示处理。 钻孔施工应按以下原则进行开孔位置应选在岩石完整的位置。施工要保证钻孔平直、孔形完整。钻孔施工好后，立即清洗钻孔，保证钻孔畅通。在钻孔施工中，要准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中的长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间等。 6、警戒位置 压裂实施前，由专人负责工作面试验无关人员的撤离，并清点人员无误后向调度室汇报人员撤离情况，人员全部撤到460S大巷新鲜风流以外，并切断460S2区压裂钻场及回风侧内的一切机械电源。由安瓦员在460S2区压裂钻场以N的大巷新鲜风流中进行站岗，压裂期间严禁任何人员入内。由通风队在压裂场所的所有回风上山口设置栅栏，压裂期间严禁任何人员进入回风系统，详见通风系统图。 7、压裂泵必须安排专职司机操作，司机必须经过培训，持证上岗，掌握设备性能及安全措施，且操作熟练、责任心强，严格按照泵站司机操作规程操作，密切关注压裂泵泵箱水位，防止排空，如供水不及时或出现紧急情况时，必须立即停泵。泵站司机必须严格按指令进行操作。 8、当压裂泵的压力急剧上升到30Mpa时，必须立即停止压裂。 9、压裂泵停止运行后，必须当压力表指示降到0MPa以下时，方可拆开高压胶管，严防残留高压水流伤人。 10、压裂期间，瓦斯监测中心必须连续观察压裂点瓦斯变化情况并打印记录，发现异常必须立即通知调度室及井下施工人员。 11、避灾路线 460S2区试验钻场→460S大巷→523230人行下山→380N大巷→230523主斜井→地面。 12、其它未尽事宜按煤矿安全规程、钻工操作规程以及防治煤与瓦斯突出规定等相关规定执行。 七、组织保障措施 为保证水力压裂顺利进行，成立高压水力压裂领导小组。 （1）小组组成 组 长 副组长 成 员 （2）小组成员职责 组长负责本次压裂的总体实施安排； 副组长协助组长进行压裂实施安排。压裂进行前，由总工程师组织、所有相关人员参加，召开水力压裂实施专题会，对压裂过程进行统一安排； 抽采科负责编制高压水力压裂实施方案；负责在专题会上对实施方案进行贯彻并对本次压裂工作的全体安排；压裂完成后进行分析总结。 抽放1队负责所有钻孔的施工、封孔、压裂工作；负责参数收集工作；负责压裂装备的安装和回收；负责所有管件的加工制造及材料的准备。 供应科负责对本次压裂所需的管材进行采购、准备。 机动科负责作出460S2区高压水力压裂供电设计。 机电队负责460S2区供电系统的完成工作；负责压裂泵和进水端水表的安设；压裂当班安排钳工值班。 安瓦队负责每班检查瓦斯及压裂期间设立岗哨。 调度室负责在施钻点和压裂泵安设地点安设专用电话；负责压裂期间每班以调度信息的形式向矿领导汇报压裂进展情况。 救护队救护基地设置在压裂泵安设位置，进行压裂当班，由救护队安排两名救护队员现场值班。 通风队将监测分站位置移到压裂泵安设位置，并安设好压裂地点的监测探头；合理调整通风系统，确保出口风量不少于200m3/min。 生产科对掘进队作业地点进行调整，压裂期间460S大巷不得安排作业。 八、附图 1、460S2区通风、监测系统示意图 2、460S2区条带高压水力压裂系统安装示意图 3、460S2区条带高压水力压裂钻孔设计图 4、460S2区条带高压水力压裂钻孔封孔示意图 14 第 14 页 共 14 页