1、夏店煤礦3117回風巷掘進氣相壓裂方案夏店煤礦抽采科工程公司氣相壓裂小組2016年1月一、工程概況為使3117回風巷工作面實現連續掘進，提高掘進速度，加快瓦斯抽放效率，經夏店煤礦抽采科、工程公司壓裂小組雙方商議后，3117回風巷掘進工作面施工氣相壓裂瓦斯治理工藝，為保證方案可行、可靠，特編制本施工方案。1、工作面概況3117回風巷位于31采區下部北翼，南面為31采區大巷，北面為實體煤，西面為實體煤，東面為3117E工作面。巷道斷面為矩形，寬5m，高3.2m，凈面積16，掘進長度1162m。夏店煤礦3117回風巷為3#煤層，平均煤厚5.7m，堅固性系數f為0.74，測得最大K1值為0.5，煤層透

2、氣性系數為0.112m2/（MPad），瓦斯壓力為0.43-0.74MPa，屬于較難抽放類型。3117工作面回風巷沿3#煤層底板掘進，巷道煤層瓦斯含量為7 -11 m3t?，F3117回巷抽采方式采用邊掘邊抽鉆場+迎頭預抽。2、工程量3117回風巷總長為1162m，現巷道已掘進300m。每80m進行一次氣相壓裂，共計施工11次。二、設計方案 1、 氣相壓裂原理氣相壓裂增透瓦斯治理技術是利用高能氣體瞬間作用于煤層，使迎頭煤體松動，化解可能存在的“瓦斯包”，使應力集中區向煤體深部移動，在迎頭前方造成較長的卸壓帶，均化壓力場、平衡應力場；同時壓裂瞬間能使煤層產生大量裂隙，煤體內被填充或壓實的裂隙被重新

3、打開，從而提高煤層透氣性、滲透率，促使大量吸附狀態的瓦斯轉化為游離狀態，并為游離狀態的瓦斯提供釋放通道，提高瓦斯抽采效率，降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力，有效降低或解決煤層中的瓦斯問題。高能氣體從液態轉化為氣態是一個吸熱過程，不會產生高溫和火花，因此不會引發瓦斯和煤塵爆炸事故，且對瓦斯和煤塵有稀釋作用。氣相壓裂增透技術可以使掘進工作面校檢指標（K1）超標率大幅度降低，實現連續掘進，提高了掘進速度，實現安全生產。2、壓裂孔設計夏店煤礦計劃在3117回風巷掘進工作面實施氣相壓裂作業，每次氣相壓裂需在掘進工作面迎頭施工一個壓裂鉆孔。 3、壓裂鉆孔設計參數：工作面迎頭施工壓裂鉆孔1個鉆孔，具體鉆孔位置見圖

4、1。（1）根據巷道情況，在巷道迎頭實施壓裂作業，壓裂鉆孔參數如下： 鉆孔直徑：終孔孔徑94mm。 鉆孔深度：80m。 開孔高度：1.6m。 壓裂孔角度：煤層自然傾角。 壓裂管個數：20根/孔。 壓裂管型號：G型。 壓裂封孔長度：15m。打鉆過程要嚴格控制鉆孔角度，緩慢推進，成孔之后用壓風將煤粉吹出，打出鉆孔干凈、光滑。打鉆過程要認真記錄所有動力現象，并整理為紙質材料。三、施工組織氣相壓裂施工器材由潞安工程公司氣相壓裂人員進行具體操作，每次壓裂潞安工程公司不少于一名技術人員對整個壓裂過程進行組織和規劃。抽采隊需指定一名鉆工專門進行鉆機操作，以完成壓裂器材的推進及退出工作。抽采科每次壓裂安排一名人

5、員，跟蹤參與整個壓裂施工并記錄數據，并將數據上報瓦斯研究院。安全調度每次壓裂安排一名專職安全員負責現場安全施工、向調度室匯報壓裂事宜及組織壓裂現場警戒范圍內人員的撤退和警戒工作。通風調度每次壓裂安排一名專職瓦檢員負責現場瓦斯及二氧化碳濃度測量工作。四、施工流程施工壓裂鉆孔-壓裂材料下井-將壓裂材料運至壓裂孔位置-氣相壓裂施工-器材升井-含量及K1值測定(1) 按照設計方案施工壓裂鉆孔，并嚴格執行“低壓慢進，邊進邊退，排空前進”的原則。(2) 鉆孔施工的同時將壓裂器材裝箱下井運至壓裂孔附近。(3) 將第一根壓裂桿接線后人工推入鉆孔，擰接第二根壓裂桿，接線后推入鉆孔，人工推不動時用鉆機推進，依次推

6、入規定數量壓裂桿，連接高壓封孔器。(4) 將封孔器和頂桿推入鉆孔到預定深度（20m）后，用手壓泵給封孔器注水打壓（5-10Mpa），完成封孔工作。(5) 頂桿內端與封孔器連接，外端墊上厚50mm以上的鞋板頂靠在鉆機上，并用8#鐵絲雙絲三扣將頂桿栓固在鉆機上，連接啟動母線，進行導通試驗，確保連接無誤，準備引發壓裂設備。(6) 將3117回風巷掘進工作面瓦斯傳感器后移至距壓裂施工地點50米位置，壓裂前測量巷道CH4濃度，在瓦斯濃度低于0.5%、CO2濃度低于0.5%，方可開始壓裂。(7) 匯報調度，由調度室通知，3117回風巷迎頭至36采區專用回風巷整個回風流沿線嚴禁人員進入，現場安全員負責將31

7、17回風巷作業人員全部撤至警戒線外，禁止作業人員進入36采區專用回風巷，并安排專人做好各處警戒工作。調度室通知3117回風巷及36?；匮鼐€作業隊組將動力饋電開關全部停電閉鎖。(8) 跟班隊干、班組長巡視整個3117回風巷掘進工作面及36采區專用回風巷，跟班隊干清點人數，確認回風流路線人員全部撤出后，電話通知起爆人員執行起爆作業。(9) 氣相壓裂小組工作人員進行遠距離作業，在警戒線（警戒距離為300m）以外啟動發爆器，引發壓裂設備，每次啟爆一個壓裂孔。(10) 壓裂完成30min之內嚴禁人員進入警戒區域，30min之后由安全員、瓦檢員先到施工地點，瓦檢員測量瓦斯及二氧化碳濃度，瓦斯濃度低于0.8

8、%，CO2濃度低于1.5%，確保施工地點安全，方可通知工作人員進行下一步作業。(11) 由氣相壓裂小組工作人員打開截止閥進行緩慢卸壓。如有壓力表顯示不降壓或有噴氣聲等異常情況，關閉截止閥停止卸壓，延長卸壓時間，觀察壓力表降壓或無噴氣聲后，再打開截止閥進行卸壓，以此類推直至卸壓完成。(12) 將瓦斯傳感器恢復原來位置。(13) 匯報調度室壓裂完成，調度室通知3117回風巷掘進隊組恢復送電。(14) 用鉆機將頂桿、封孔器、壓裂桿等壓裂設備拆除回收。(15) 將未使用和拒爆的壓裂桿放入專用箱，及時升井。(16) 壓裂完成后第二天進行瓦斯含量及K1值的測定，如果含量及K1值超標，及時的進行迎頭預抽。五

9、、注意事項（1）鉆孔要嚴格按照設計方案進行施工，并嚴格執行“低壓慢進，邊進邊退，排空前進”的原則。（2）成孔后，在未進行壓裂之前不得封孔；打鉆過程中產生的廢孔必須當日用水泥砂漿進行封堵，封堵完畢之后將外壁抹平。（3）運輸壓裂器材必須裝箱，嚴格按照運輸管理規定進行。（4）現場工作人員必須配備CH4和CO2報警儀。（5）壓裂施工時當鉆孔塌孔鉆機推不動時，退出器材，重新套孔沖孔后再推入。（6）壓裂前嚴格按照警戒示意圖做好警戒工作。（7）拆接電源、停送電工作必須由專職電工操作，且嚴禁操作非本隊組機電設備。（8）施工過程中移動傳感器必須嚴格實行“三位一體”制度，并做好相關記錄。（9）如啟爆失敗，將線路接

10、頭扭結成短路懸掛于巷幫派專人看護，由外到內逐步排查線路，處理問題后回到啟爆地點重新啟動壓裂。（10）施工過程中遇異常情況及時向調度及瓦斯研究室匯報。六、處理壓裂鉆桿掉鉆的方法及措施:1、采用打撈鉆桿法：適用于鉆壓裂桿斷入孔內使用。（1）材料準備： 專用探孔鉆桿（4分鋁塑管），長度不少于60m； 打撈鉆桿，長1.5米，內徑85毫米，壁厚5毫米，數量不少于40根； 與鉆機配套的鉆桿變徑。（2）施工步驟： 使用探桿確定壓裂桿距孔口的具體位置； 將打撈鉆桿與鉆桿變徑連接，慢慢將打撈鉆桿引入鉆孔內，直至打撈鉆桿將孔內壓裂桿全部套??； 利用鉆機退出打撈鉆桿。2、采用內套絲法：即壓裂鉆桿絲扣連接法，適用于鉆

11、桿斷入孔內距離孔口10m范圍之內使用。（1）材料準備： 專用探孔鉆桿（4分鋁塑管）； 型號相對應的鉆桿（推桿）。 與鉆機配套的鉆桿變徑。（2）施工步驟： 使用探桿確定鉆桿（推桿）距孔口的具體位置； 利用鉆機將鉆桿推入鉆孔內，鉆機夾持器旋轉鉆桿絲頭，與所掉鉆桿尾端絲扣重新套絲； 待絲扣連接后起鉆，退出鉆桿。3、采用打撈母錐法：適用于封孔器部分斷裂情況。材料準備： 專用探孔鉆桿（4分管）； 打撈母錐； 配套鉆桿、變徑。施工步驟： 使用探桿確定壓裂桿距孔口的具體位置； 將打撈母錐慢慢引入鉆孔內，直至鉆入所掉封孔器尾端； 利用鉆機旋動打撈母錐，強制在所掉封孔器尾端套扣內，將打撈母錐完全套住封孔器后方可起鉆。七、避災路線： 1、火災、瓦斯、煤塵爆炸避災路線3117回巷掘進工作面西風井進風石門31采區軌道巷（11#橫貫）31采區行人大巷770大巷副立井（主斜井）地面。2、水災、頂板事故避災路線 3117回巷掘進工作面西風井進風石門31采區軌道巷（11#橫貫）31采區行人大巷770大巷副立井（副斜井）地面。 附圖1、3117回風巷掘進工作面壓裂鉆孔布置圖 附圖2、3117回風巷瓦斯地質圖 附圖3、避災路線圖附圖1：巷道中線1.6m夏店煤礦3117回風巷掘進工作面