顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施通用版Word文档格式.docx
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该巷道内共安排3台钻机正常施工,现第一台钻机在78组钻孔处向西施工,第二台钻机在123组钻孔处向东施工,第三台钻机在157组处向东施工,本次压裂方案设计2个压裂钻孔(钻孔间隔50m),2#、3#压裂孔自西向东布置,施工地点分别在130、135组穿层钻孔处,该段范围内87~123组、140~157组穿层钻孔已施工。
2、水力压裂地点煤层顶底板情况
11-2煤层老顶为粉细砂岩,厚度2.4~11.5/7.44m,浅灰白色,细粒结构,顶部颗粒较细,层内含白云母薄片及暗色矿物。
直接顶为11-3煤砂质泥岩,厚度0~5.3/3.32m,砂质泥岩:
灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。
11-3煤:
黑色,碎块至粉末状,沥青光泽,暗煤。
11-2煤层直接底为泥岩11-1煤,0~9.08/4.52m,泥岩:
灰色、局部深灰色,泥质结构,层内含较多植化碎片,薄层状,岩性较脆,易碎,岩芯局部完整,局部发育碳质泥岩。
11-1煤:
黑色,粉末状为主,暗煤。
老底细砂岩2.84~31.7/14.34m,细砂岩:
浅灰色,块状,细粒,石英长石为主,硅钙质胶结,分选差,顶部与泥岩互为薄层状,水平层理,抗压强度为37.5Mpa。
21111
(1)顺槽底抽巷布置于细砂岩下的中砂岩层下部,巷道顶板为中砂岩。
中砂岩7.44~27.18/15.52m,灰白色,中粒结构,含少量粗粒成分,层理不明显,层内含少量暗色矿物,钙质胶结,顶底部发育有裂隙,岩性坚硬致密。
附图1:
综合柱状图。
3、瓦斯地质情况
瓦斯含量:
该区段所掘地段11-2煤层自然瓦斯含量为3.1~8.0m?
/t。
该区段11-2煤层底板标高为-759.1~-715.2m,根据“集技[2009]304号”文规定:
该区段属于突出危险区;
瓦斯压力:
根据11-2煤层瓦斯地质图,预计该区段瓦斯压力为1.5~2.5Mpa。
试验处实测瓦斯含量1.5Mpa,140组处实测瓦斯含量6.64m?
4、通风情况
21111
(1)顺槽底抽巷为全负压通风巷道,风量为1400m?
/min。
通风路线:
第二副井→-790m1#轨道石门→-790m东翼轨道大巷→21111
(1)顺槽底抽巷→水力压裂钻孔施工地点→-790m东翼胶带机大巷回风斜巷→东二11槽轨道下山→东二回风上山→东风井
附图2:
21111
(1)顺槽底抽巷水力压裂通风、监测、避灾警戒系统示意图
5、抽采系统
抽采路线:
地面抽采泵站2BEY-72→瓦斯抽采孔(Φ630mm)→-630m回风大巷(Φ630mm)→-530-790m东翼暗副斜井(Φ630mm)→21111
(1)顺槽底抽巷(Φ273mm)
二、水力压裂设备选型安装及相关设备材料
1、压裂泵选型
水力压裂设备选型为南井六合煤矿机械有限公司生产的BRW/200-56型乳化泵,额定压力56MPa,额定流量200L/min。
2、相关设备材料
高压水力压裂系统由压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。
3、高压系统安装
水力压裂泵安设在试验地点向东100m处,井下供水管连接至高压注水泵水箱进水口,通过压裂泵加压后,用Φ25mm高压胶管,连接到压裂钻孔的高压封孔管上,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。
附图3:
21111
(1)顺槽底抽巷水力压裂系统安装示意图
三、水力压裂实施方案
(一)水力压裂原理
水力压裂技术主要机理:
通过高压快速驱动水流,在短时间将大量的水挤入煤层微裂隙,微裂缝扩宽伸展后,使煤层发生碎裂,产生网状结构的次生裂缝与裂隙,从而增加煤层的透气性。
同时高压水进入煤层微裂隙,置换部分煤层吸附瓦斯。
(二)水力压裂工艺流程
1、水力压裂工作工艺流程
压裂设备安装→压裂钻孔设计与施工→测定煤层原始瓦斯含量及水份→压裂钻孔封孔→水力压裂→压裂效果检验→施工抽采钻孔→数据分析
2、各工序工作标准及要求
(1)压裂设备安装
机电运输管理一科负责提供水力压裂设备供电设计;
勘探处根据设计要求安装好高压注水泵、高压水管路系统,根据设计要求安装供电系统,信息工区安装远程电视监测系统;
机电修配中心负责设备调试工作。
所有系统安装、调试完成,经机电运输管理一科等单位验收合格后,方可开始水力压裂。
(2)压裂钻孔设计与施工
压裂钻孔选择在21111
(1)顺槽底抽巷8W19点向东6.6m、43.4m分别施工2#、3#孔,采用ZDY-3200S型钻机配Φ113mm金刚石复合片钻头施工,第一次施工至煤层底板法距2m位置,退出钻杆后,下一根2m注浆管进行注浆封堵裂隙,使用普通水泥,压力不小于4MPa,凝固48小时后,利用Φ94mm钻头进行透孔,钻孔终孔止于距11-2煤层顶板0.5米处,钻孔必须严格按照设计参数进行施工,在钻孔施工中,应准确记录钻孔参数、钻孔见各煤层时的长度,钻孔在煤层中的长度,以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。
附表1:
钻孔施工情况记录表
附图4:
水力压裂钻孔设计图
(3)测定煤层原始瓦斯含量及水份
压裂钻孔施工期间,通防一科安排防突实验室人员做好瓦斯含量测定准备工作,钻孔见煤后,用DGC瓦斯含量快速测定仪测定煤层原始瓦斯含量,并收集煤样进行煤层水份测定,并做好相关记录。
(4)压裂钻孔封孔
钻孔封孔采用“一堵多注、带压注浆”方式进行封孔。
①孔内全程下入Φ25mm内径压裂管至孔底,压裂管每根长1m,采用特制接头连接。
实管下至见煤点后0.5m位置,其余见煤段为高压筛管(最上段筛管带堵头,且筛管采用纱布包裹)。
②压裂钻孔孔口段10m送入Φ25mm内径的超高压无缝纲管,抗压能力不小于50MP。
每根无缝钢管长2m,采用特制接头连接;
③压裂管外露孔口不小于400mm,孔外的一根无缝钢管尾端焊接Φ25mm高压直通快速接头,确保能正常与两根Φ19mm内径高压缠绕钢编管连接。
为确保钢管不从孔内向下滑,还需在最后一根钢管孔外段加工支撑块。
④钻孔孔内下4分注浆管、返浆管,其中返浆管下至见煤位置,注浆管超过孔口封堵段长度0.3m。
⑤孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉纱进行封堵固定。
封堵长度不小于2m、同时在孔口打入木塞加固。
⑥聚氨酯固孔结束后,利用注浆泵进行带压注浆,用普通水泥、白水泥对进行封堵,水灰比为0.7:
1,普通水泥和白水泥比例为3:
1,根据实际情况采用多次带压注浆进行封孔,注浆压力不得小于4Mpa。
⑦注浆结束待水泥浆沉降后,通过返浆管再次向孔内进行注浆,直至压裂管返浆,反复进行2~3次。
压裂孔注浆凝固至进入11-2煤层0.5m处。
附图5:
水力压裂钻孔封孔示意图
(5)水力压裂过程
①压裂试验数据监测
试验中采用远距离操作。
为精确计算并实施监测孔内压力变化,试验中要记录压裂泵处监测到的泵注压力,并设计在压裂孔孔口安装压力传感器,实现孔内压力变化的远距离精确监测(压力传感器数据记录表见附表2)。
在泵注系统管路中安装流量计,实现时时监控流量及累计注入量(流量传感器数据记录表见附表3)。
在压裂孔及其周边10m范围内安设瓦斯浓度传感器,监测压裂钻孔回风流内的瓦斯浓度变化(瓦斯浓度数据记录表见附表4)。
②压裂操作步骤
封孔完成并至少凝固36小时后,方可开始对该压裂钻孔进行高压水力压裂。
逐步将压力调至10Mpa、20Mpa,压裂过程中,由勘探处安排专人对乳化泵的压力变化情况进行统计,根据现场压裂情况,逐步上升压裂压力。
如压力泵上升到20Mpa时且水箱内水位不再下降时,操作暂停压裂工作。
在压裂过程中,如压裂泵压力上不去或压力急剧下降到10Mpa以下时,停止压裂工作。
(6)压裂抽采效果考察
水力压裂结束后,在钻孔周围施工抽采钻孔,对单孔抽采浓度及单组抽采浓度进行考察,方案另行编制。
四、安全技术措施
为确保21111
(1)顺槽底抽巷水力压裂工作安全顺利进行,保证水力压裂过程中“一通三防”管理及施工人员人身安全,现从通风瓦斯管理、人员安全防护、高压设备管理及防治灾害等方面采取相应的安全措施,压裂期间各单位及相关人员必须严格执行。
1、通风系统
通风区负责监管及维护通风系统,确保通风系统稳定可靠。
2、监测监控
由信息工区负责在水力压裂地点回风侧安设T测瓦斯传感器,T测探头安装在压裂点回风侧5~10m处,并实现巷道及其回风系统内瓦斯电闭锁。
T测≥0.8%时,能自动切断巷道内及回风流中全部非本质安全型电气设备电源。
在水力压裂操作台附近安设专用电话,保证通讯正常。
开泵前由测气员检查工作面、回风流、乳化泵、开关附近的瓦斯浓度,当瓦斯浓度小于0.5%时,方可开泵注水。
3、安全防护设施
隔离式自救器规定:
进入该相关区域的人员必须随身携带完好的隔离式自救器。
4、高压管路系统
管路连接必须完好可靠,沿原风水管路延接,每间隔5m固定在风、水管路上,且各高压管接头必须进行固定,并保证高压胶管平直,不得弯曲;
开乳化泵以前必须由机电修配中心人员对管路系统进行逐一检查,排除隐患。
5、水力压裂钻孔施工规定
(1)钻孔施工前必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好,确保安全施工。
(2)通风区按规定检查巷道瓦斯,钻孔施工期间必须安设测气员,当瓦斯浓度达到1.0%时,必须立即停止作业,切断电源、撤出人员至新鲜风流处,并及时向相关单位进行汇报请示处理。
(3)在施钻过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现等突出预兆时,必须立即停止作业、切断电源,并向值班室与矿调度室汇报请示处理。
(4)钻孔施工应确保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。
(5)钻孔施工期间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1.0%时,必须立即停止作业,切断电源、撤出人员至新鲜风流处,并及时向相关单位进行汇报请示处理。
6、警戒、撤人范围
严格人员撤离和警戒制度。
水力压裂实施前,由勘探处负责对水力压裂试验无关人员进行撤离,人员全部撤至警戒范围外。
在警戒位置安设专人警戒并挂设警戒网、警戒标识,严禁无关人员进入试验地点,并切断回风区域的所有非本质安全型设备电源。
警戒撤人及断电到位后,方可开始执行水力压裂施工。
警戒位置:
1#警戒:
-790m东翼胶带机大巷压裂地点西100m处;
2#警戒:
-790m东翼胶带机大巷压裂地点西100m处。
7、避灾路线
避火、瓦斯、水灾害路线:
水力压裂试验点→-790m东翼轨道大巷→-790m1#轨道石门→第二副井→地面。
8、其他安全技术措施
(1)预埋高压注水管时,所有管头连接必须使用管钳拧紧各丝扣,防止压裂过程中漏水。
(2)高压注水泵必须安排专职司机(机电修配中心安排1名司机,勘探处安排一名电工、一名机工)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。
(3)开泵前,首先由勘探处安排专人巡查管路连接、设备完好情况,确保无隐患;
将管路系统内的所有人员全部撤出,由现场跟班人员指示开泵,压裂初始泵压调至10MPa进行注水直至泵压稳定在20MPa;
如有漏水、炸管现象,必须停泵进行卸压操作,待注水泵压力表指示降到0MPa以下时,方可进入警戒内进行处理。
(4)当压裂泵的压力持续保持在20MPa且持续有10min以上时,必须立即停止压裂。
(5)压裂泵停止运行后,必须当压力表指示降到0MPa以下时,才可拆开高压胶管,否则严禁对高压胶管进行拆、装等操作,严防残留高压水流伤人。
(6)水力压裂期间,信息工区必须连续观察压裂点瓦斯变化情况,发现异常必须立即通知调度所及井下施工人员。
(7)水力压裂期间,勘探处安设专人认真核算水力压裂孔注入水量,并将注入水量及时反馈于现场指挥带班人员。
(8)水力压裂停泵卸压后,必须停馈电开关、闭锁。
(9)关闭高压球阀及打开卸压阀时,人员必须使用长臂工具操作,并佩戴防护眼镜。
(10)水力压裂过程,要注意观察巷道异常出水、顶板掉渣等情况,发现异常要及时停止注水。
(11)水力压裂操作结束后,对电气设备防爆性能、管路连接处进行一次全面检查。
(12)水力压裂钻孔由勘探处编制专项施工安全技术措施。
(13)各相关单位需将本措施与水力压裂方案一并贯彻执行。
五、组织保障措施
为保证水力压裂工作安全顺利进行,矿成立水力压裂领导小组。
(一)领导小组成员
组长:
陈功胜
副组长:
朱亮
成员:
通防一科、机电运输管理一科、调度一所、安监处、机电修配中心、通风区、抽采区、信息工区、勘探处、生产预备队。
(二)小组成员职责
负责水力压裂工作的的总体实施安排;
压裂进行前,由总工程师组织所有相关人员召开水力压裂实施专题会,对压裂工作进行统一安排;
协助组长进行水力压裂各项工作实施安排。
通防一科:
负责编制水力压裂实施方案,对水力压裂各项工作进行日常监督协调。
调度一所:
负责协调指挥水力压裂设备的打运安装工作,做好上传下达,信息及时反馈给领导及各相关单位。
机电运输管理一科:
负责提供水力压裂供电系统设计。
安监处:
负责监督落实本措施执行情况。
机电修配中心:
负责水力压裂设备地面调试和井下安装后的调试工作,水力压裂施工期间每班安排专人负责水力压裂以及高压管路维护。
生产预备队:
负责水力压裂打钻及压裂期间风水管路的维护,确保供风、供水正常。
抽采区:
负责压裂效果相关数据收集考察。
通风区:
合理调整通风系统,确保施工地点供风量不少于1000m?
/min,负责每班安排人员检查瓦斯情况。
信息工区:
负责安设压裂钻孔施工地点的瓦斯传感器探头;
负责在钻孔施工地点和压裂泵安设地点安设专用调度电话。
勘探处:
负责按照设计安装供电系统,按照设计要求施工水力压裂钻孔及封堵钻孔,并编制专项钻孔施工安全技术措施。
六、水力压裂工期安排
2014年3月日~3月日安装调试压裂系统;
其中,3月日~3月
日施工水力压裂钻孔及封孔注浆工作,2014年3月日~3月日进行水力压裂工作。
七、附表及附图
综合柱状图
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