水力压裂实施方案

南桐矿业公司鱼田堡煤矿

34区-350m西抽放巷道高压水力压裂技术推广应用

实施方案

二〇一二年六月

目录

前言 (3)

1矿井概况及压裂条件 (3)

1.1矿井基本情况 (3)

1.2矿井生产系统现状 (3)

1.3地质特征 (4)

1.4压裂区概况 (5)

2、压裂工艺 (14)

2.1压裂参数选择 (14)

2.2压裂设备 (15)

2.3压裂孔 (16)

2.4压裂剂 (19)

3.安全措施 (19)

3.1防止高压事故措施 (19)

3.2防治瓦斯及顶板事故措施 (20)

3.3消防措施 (20)

前言

由于南桐矿业公司鱼田堡煤矿煤层透气性差，造成采用单一的穿层钻孔、水力割缝等工艺后预抽效果不理想，工程量大。同时部分区域受地质构造影响，以中风压为主的区域防突措施难以实施到位，造成较大的空白带。因此，鱼田堡煤矿将在3504W4段工作面顶板的矽质灰岩抽放巷道即34区-350m西抽推广应用“高压水力压裂技术”。以期望在保护层突出煤层中全面达到“增透、卸压、消突”的作用，从而真正实现快速达标、经济防突的目的。

1矿井概况及压裂条件

1.1矿井基本情况

鱼田堡煤矿隶属于重庆市能源投资集团南桐矿业公司。该矿地处重庆市万盛经济技术开发区。矿井位于重庆市南东面，方位152°，距万东镇4.0Km，距重庆市主城区130 Km。

矿井于1956年建矿，1959年正式投产，设计能力60万吨/年，2006年核定生产能力39万吨/年，现实际生产能力约33万吨/年。矿井开采古生代二叠纪乐平统煤系煤层，煤系厚80～100m，含煤6层，从新到老分别为1～6号煤层。井田内1～3号煤层不可采；4号、6号煤层稳定可采，5号煤层局部可采，其中4号煤层为主采层。

1.2矿井生产系统现状

1.2.1矿井开拓、开采

矿井采用立井+暗斜井的综合开拓方式，在井田中部布置主、副立井到二水平（+331m～-100m标高）；三水平（-100m～-350m标高）在井田中部布置4个暗斜井；目前，矿井采掘活动主要集中在三水平四区，采掘活动相对比较集中。为了缓解这一不利局面以及矿井的长远发展，矿井开展了四水平延深工程。目前，四水平各采区以剃头下座的方式已分别延深至-400m、-431m、-465m以及-600m标高。

1.2.2矿井通风

矿井通风方式为用两翼对角抽出式，在井田两翼及采区布置了专用回风道。

1.2.3矿井供水系统

矿井供水供水方式主要为采用4寸无缝钢管从+150m水平利用自压方式向-100m水平及主要用水地点供水，在-100m建有专门的防尘水池向-350m水平各用水点供水，水源充足。

1.2.4矿井供电系统

矿井井下根据生产需求，在-100米水平和-350米水平各设有一个中央变电所，水平各采

区变电所设于采区石门附近，与中央变电所联系，为各采区运输设备、掘进装岩机和一通三防设备设施等供电。

1.2.5矿井排水系统

矿井排水方式为分水平集中排水，现矿井年平均涌水量750t/h，总排水能力2170t/h。1.2.6矿井抽采系统

矿井建立了地面永久抽采站以及井下移动瓦斯抽放站，对瓦斯来源采取分源抽放，即地面永久抽放站抽放卸压瓦斯，井下移动瓦斯抽放站抽放预抽瓦斯。同时各主要抽采地点及管路可随时实现并网抽放。

1.2.7矿井监控监控系统

矿井安全监控系统经2003年国债、2005年国债两次改造、完善，2008年监测系统进行升级（KJ101型升级为KJ1O1N型），经国债安装和逐步完善后KJ101N系统能基本满足目前安全需要。

1.2.8矿井通讯系统

矿井通讯系统目前约有200门电话，地面主机型号为MTD-958，主机通过交接箱分接至地面和井下。

1.3地质特征

1.3.1地层及构造

矿区的地层除了缺失泥盆系、石炭系外，其余新老地层均有出露，出露地层由老至新分别为志留系韩家店组；二叠系下统梁山组、栖霞组、茅口组，上统龙潭组和长兴组；三叠系下统玉龙山组、飞仙关组、嘉陵江组，中统雷口坡组，上统须家河组；侏罗系下统白流井群。

矿井西翼与南桐煤矿井田接壤，东翼与东林煤矿井田接壤，鱼田堡煤矿成东西走向，处于八面山向斜轴部，轴部煤层走向东西，倾角缓，八面山向斜东翼向鸦雀岩扭折带过度，西翼扭折岩层走向NE30°—40°，倾角较陡约40°，向鱼塘角扭折带过度。受其影响，井田范围内出现隐伏小断层三条，分别是f1、f2、f3断层。

1.3.2水文地质

鱼田堡煤矿水文地质条件西面简单、东面比较复杂，受大气降雨影响明显，年降雨量1000～1400mm，平均1200mm，对矿井开采有一定的影响，矿井主要含水层为顶部的长兴灰岩、下部的茅口灰岩。

1.3.3煤层及顶底板

本次拟定压裂煤层为5#煤层，也是目前矿井作为保护层开采的煤层。该煤层位于煤系中

下部，属局部可采煤层，煤厚2～0.51m，平均0.7m，坚固系数0.2—0.46。煤层结构复杂，自上而下分为3个自然分层,其中二分层多为构造煤,光泽暗淡，在二分层在三分层之间多数范围含有夹矸一层，厚约0.05—0.2m，其余两个自然分层属于原生结构煤。直接顶为2.49m的钙质页岩，老顶10.39m的硅质灰岩，底板为7.61m的铝土页岩，煤层破坏类型II—III类。

1.3.4瓦斯

鱼田堡煤矿属于煤与瓦斯突出矿井。可采煤层均为突出煤层，4号煤层为强突出煤层，共发生突出221次，最大突出强度8765吨，最大瓦斯涌出量350万m3。5号煤层在可采区内为相对较弱突出层，共发生突出194次，其中打钻突出2次，最大突出强度343吨，最大瓦斯涌出量2.18万m3，在压裂实施抽放巷道邻近的34区-350m东抽实测瓦斯压力为3.6MPa。6号煤层为中等突出层，共发生突出321次，其中延期突出18次，打钻突出7次，最大突出强度895吨，最大瓦斯涌出量7.8万m3。各煤层瓦斯参数详见表1.

表1 矿井煤层瓦斯参数表

项目4号煤层5号煤层6号煤层

煤层原始瓦斯压力（MPa）10-15 3-5 4-7

煤层瓦斯含量（m3/t）18-22 14-16 15-18

始突标高（m）+368 +81 +290

始突深度（m）74 291 144

平均突出强度（t）175 37.2 45.2

延期突出（次）9 0 18

1.3.5地温、地压

本区地温梯度为 1.45℃～1.91℃/100m，平均 1.71°C/100米；地温增温将52.36～98.31m/°C，平均65.29m/°C。结论是本区属地温正常区，无异常区出现。-350m水平岩温为32.85℃，-600m水平岩温为36.68℃。矿井未出现冲击地压区。

1.4压裂区概况

1.4.1巷道布置

此次压裂的煤层为作为矿井保护层开采的5#煤层，该煤层顶底板岩性产状、分类、顶底板岩性等详见图1、2。