截至5月20日,神東煤炭集團(tuán)布爾臺煤礦42煤兩個綜放工作面自投入生產(chǎn)以來,已累計推進(jìn)5930米,未發(fā)生強礦壓沖擊現(xiàn)象,實現(xiàn)安全回采煤炭近2000萬噸。這標(biāo)志著公司應(yīng)用定向長鉆孔分段水力壓裂技術(shù)成功解決了堅硬頂板大面積懸頂和應(yīng)力集中區(qū)動載礦壓問題。這是國內(nèi)乃至國際上首次將該項技術(shù)應(yīng)用于煤礦堅硬頂板治理領(lǐng)域。 布爾臺煤礦42煤工作面基本頂發(fā)育有平均19米以上的穩(wěn)定粉砂巖,強度高、節(jié)理裂隙不發(fā)育、厚度大、整體性強、自承能力強。在工作面回采過程中,基本頂整體懸頂面積較大,無法及時垮落,造成42煤工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈,回風(fēng)順槽煤幫鼓和底鼓均超過1.5米,超前支架拉架困難,嚴(yán)重制約礦井安全高效生產(chǎn)。 為解決上述礦壓問題,公司與中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司合作,在國內(nèi)首創(chuàng)將煤礦井下定向長鉆孔分段水力壓裂技術(shù)應(yīng)用于煤層堅硬頂板卸壓治理。早在2018年3月份,公司投入221萬元應(yīng)用該技術(shù)在布爾臺煤礦42107工作面進(jìn)行頂板治理。通過在工作面順槽布置鉆場,向工作面中部煤層頂板施工定向長鉆孔,采用雙封單卡拖動壓裂工藝在定向鉆孔內(nèi)實施定向長鉆孔分段水力壓裂。該工作面累計施工4個鉆孔,總進(jìn)尺1668米,分為22段完成水力壓裂,單孔有效壓裂段長度達(dá)到300米以上。現(xiàn)場壓裂數(shù)據(jù)曲線顯示,頂板巖層破裂明顯,壓裂范圍內(nèi)形成了大的主裂縫和微裂隙交錯的裂縫網(wǎng)。工作面回采通過壓裂治理區(qū)域時,支架壓力普遍在30-35兆帕,未出現(xiàn)動載礦壓顯現(xiàn)的現(xiàn)象。與未采取治理措施的42106工作面相比,該工作面煤壁片幫、巷道幫鼓及底鼓現(xiàn)象明顯減弱,支架峰值壓力降低10兆帕,來壓步距減少15米,采空區(qū)懸頂面積減少約60平方米,堅硬頂板治理方式取得了新的技術(shù)突破。 在全面總結(jié)42107工作面壓裂成功經(jīng)驗并改進(jìn)相關(guān)問題的基礎(chǔ)上,2018年8月至2019年3月,公司又投入640萬元在布爾臺煤礦42202工作面推廣應(yīng)用該技術(shù)。通過優(yōu)化工藝設(shè)計,施工鉆孔孔徑由120毫米縮小至96毫米,提高了壓裂工具串輸送長度及效率,形成了小孔徑、快輸送、長距離的分段水力壓裂成套裝備和技術(shù),累計施工定向鉆孔9個,進(jìn)尺4323米,實施分段壓裂74次,取得了單孔壓裂工具串輸送564米、壓裂段數(shù)10段、有效壓裂段長度達(dá)到380米以上的階段性新突破。同時,采用微地震和音頻電透視等方法對壓裂裂隙發(fā)育范圍進(jìn)行了探測,壓裂效果監(jiān)測及評價手段得到不斷豐富和完善。2018年11月至2019年4月,工作面回采通過壓裂治理區(qū)域,與該工作面未實施壓裂治理區(qū)域相比,來壓步距減少21米,支架的載荷平均降低6兆帕,動載系數(shù)平均降低0.24,工作面順槽頂板壓力顯現(xiàn)不明顯,沒有出現(xiàn)明顯幫鼓、底鼓現(xiàn)象,采空區(qū)頂板懸頂長度在6-7米范圍以內(nèi),基本上隨采隨冒。 據(jù)生產(chǎn)管理部經(jīng)理羅文介紹,井下定向長鉆孔分段水力壓裂技術(shù)具有鉆孔軌跡精確可控,有效壓裂段長度大,壓裂裂縫延展半徑大等特點,可實現(xiàn)全工作面范圍內(nèi)堅硬頂板壓裂治理。與大直徑鉆孔卸壓、煤層注水軟化、煤層或頂?shù)装灞平馕P丁⒊R?guī)淺孔水力壓裂(孔深一般不超過40 米)等傳統(tǒng)治理方式相比,具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢,是國內(nèi)外堅硬頂板治理技術(shù)的一次創(chuàng)新與突破。 |
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