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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

现场应用:水力压裂助力柠条塔煤矿综采工作面初次放顶

2017-08-15

 


  柠条塔矿井是由国家发改委核准批复的陕西省神府矿区南区总体规划确定的四对大型矿井之一。矿井于2005年9月15日开工建设,设计生产能力1200万吨/年,服务年限98.3年。井田东西宽约9.5km,南北长约19.5km,面积119.8km2


  柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面,煤层平均厚度为4.3 m。煤层直接顶是3.6 m的粉砂岩,夹细粒砂岩薄层,含水平层理。基本顶为18 m厚的细砂岩,浅灰白色,完整性中等,局部含细粒长石砂岩,泥钙质胶结。工作面长度为274 m,开切眼宽度为9.5 m。


  工作面未实施水力压裂时,由于顶板整体性和完整性较好,顶板垮落呈现出一次性、突然性、整体性大面积垮落,极易在工作面及巷道形成飓风和剧烈冲击,严重影响工作面正常、安全回采。


  S1201-II工作面水力压裂初次放顶方案


  在开切眼沿工作面推进方向布置钻孔,其参数为:S类压裂钻孔长度35 m,倾角为45°;L类压裂钻孔长度36 m,倾角为30°;B类压裂钻孔长度50 m,倾角为23°;A类压裂钻孔长度48 m,倾角为25°。


  封孔方式


  为了破坏顶板岩层的完整性和削弱其整体强度,对钻孔的压裂采用“后退式单孔多次压裂法”,通过该种压裂方式,不同压裂位置产生的水力压裂裂缝可以将厚而坚硬的顶板人为分成多层,使顶板岩层在工作面回采过程中能及时垮落,保证初采安全。


  S1201-II工作面顶板岩层经过压裂后,工作面初采过程中,工作面回采约10 m时,采空区直接顶全部垮落,垮落岩石填满采空区,形成垫层,为基本顶安全顺利垮落创造条件,工作面基本顶初次垮落步距约为42 m,基本顶分层、分次逐步垮落,未见大面积垮落及飓风现象,保证初采安全,取得了良好的初放效果。


  目前,水力压裂初次放顶技术已经在柠条塔煤矿S1201、S1226、S1227、S1228及N1201工作面推广应用,解决了柠条塔煤矿综采工作面初采过程中顶板管理难题。


  拓展阅读


  TrialExhibits公司制作的水力压裂高清3D动画,可能是目前网上最清晰最优美的水力压裂技术展示动画。


  三维井场、卫星图像、水平井钻井过程、下表层套管保护地下水、压裂液组成、水力裂缝地下形态以及页岩气污染地下水等细节做得非常美观,图文结合易于中国人看懂。



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  责任编辑:宫在芹
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