【正文】 鉆孔封孔煤層巷道開挖后巷道壁周圍應(yīng)力重新分布，由外向內(nèi)依次形成卸壓帶、應(yīng)力集中帶和原始應(yīng)力帶，其中卸壓帶煤體充分卸壓、裂隙發(fā)育，應(yīng)力集中帶煤體受擠壓裂隙閉合；鉆孔施工過程中，鉆孔周邊煤體應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生大量的微小裂隙。?圖42 瓦斯抽采鉆孔周邊裂隙區(qū)域分布鉆孔封孔技術(shù)的關(guān)鍵在于有效封閉鉆孔封孔段周邊4個(gè)“裂隙帶”減少漏氣通道降低封孔段煤體的透氣性。研究表明，原始煤體由于受到巷道采動影響后巷道周圍煤體的應(yīng)力會重新分布。卸壓區(qū)是由于集中應(yīng)力超過屈服極限而使煤體邊緣首先被破壞，致使強(qiáng)度降低、裂隙發(fā)育，只能承受低于原巖應(yīng)力的載荷。應(yīng)力集中區(qū)又可分為峰后應(yīng)力集中區(qū)和峰前應(yīng)力集中區(qū)，按其力學(xué)性態(tài)，峰后應(yīng)力集中區(qū)煤體為塑性變形，峰前應(yīng)力集中區(qū)煤體為彈性變形，該區(qū)域煤體承受較高的地應(yīng)力作用裂隙逐漸閉合。圖43 工作面前方煤體中的應(yīng)力分布狀態(tài)因此，本煤層鉆孔周圍煤體的應(yīng)力分布與煤層巷道密切相關(guān)。在應(yīng)力集中區(qū)，煤體受高地應(yīng)力的作用而壓縮使煤層透氣性系數(shù)減小，同時(shí)由于此處鉆孔周圍應(yīng)力較大鉆孔極易發(fā)生破壞。?通過對鉆孔周邊漏風(fēng)裂隙帶的分析和對鉆孔密封段的分析可知，封孔材料和封孔深度要滿足4個(gè)要求:①具有一定的強(qiáng)度，對于鉆孔的變形具有一定的支撐力，壓裂孔必須滿足壓裂施工所需的耐高壓強(qiáng)度；②具有一定致密性，膨脹后不漏氣提高鉆孔的密封性；③具有一定滲透性，可滲入鉆孔漏風(fēng)區(qū)域并封堵漏風(fēng)裂隙；④保證封孔長度，不低于12m（），但壓裂孔封孔在保證密封的前提下，還要有足夠的長度，以保證原始煤體的柱寬。此次試驗(yàn)的壓裂孔和區(qū)域內(nèi)的部分抽采鉆孔封孔采用“兩堵一注，帶壓封孔”工藝。圖44 帶壓封孔流程圖 圖45 “兩堵一注，帶壓封孔”鉆孔封孔施工示意圖封孔工藝：⑴ 將封孔器(長度按壓裂孔20m、抽放孔20m定制）捆綁在封孔管上（封孔管穿過囊袋），扎綁牢固，一并送入到鉆孔中。⑶ 連接注漿管和注漿泵開始注漿（按膨脹水泥說明要求配比），此時(shí)兩端囊袋率先膨脹起來，支撐孔壁。封孔注漿過程中漿液帶壓，漿液能有效浸入鉆孔周圍裂隙，保證封孔段的整體密封。第四節(jié) 泵注參數(shù)一、破裂壓力破裂壓力的確定依據(jù)公式：其中：K——不均衡系數(shù)，～；——為破裂壓力，MPa； 其中：——上覆基巖巖層比重，kg/m3；——巖層厚度，m；——巖石的抗拉強(qiáng)度，MPa， MPa。一般為管內(nèi)壓力的10~20%，可先按照15%選取(此次壓裂注水泵的最大量程為50MPa)。據(jù)此上述公式可得出：二、總注水量注水量的確定依據(jù)公式：其中：——注水影響體體積，m3；——為影響體孔隙率，%；——為影響體長度，m； ——為影響體寬度，m；——為影響體高度，m；注水量需要根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)的地質(zhì)條件及初步試驗(yàn)的水力壓裂范圍逐步優(yōu)化確定。第五節(jié) 壓裂工序（1）調(diào)試乳化液泵。（3）按要求施工壓裂鉆孔。（5）高壓管路試壓、檢漏。（7）停電、撤人，設(shè)置警戒。①壓裂1號孔，若距離其10m處的2號孔出水，則利用堵頭把2號孔堵上，繼續(xù)壓裂1號孔，觀察距離1號孔30米的3號孔是否出水，若出水壓裂結(jié)束，若鉆孔沒出水但煤壁出水壓裂結(jié)束；②壓裂5號孔，若距離其30m處的4號孔出水壓裂結(jié)束，若4號鉆孔沒有出水但煤壁出水壓裂結(jié)束。（10）壓裂后測試壓裂效果考察參數(shù)。高壓管路選取Φ32mm高壓壓裂專用膠管，接頭采用高壓快速接頭連接，高壓管路外端連接專用壓裂泵高壓輸出端，里端連接封孔管。泵站位于208綜采工作面回風(fēng)和+104上下順槽回風(fēng)交匯處、泵站長度、高度、寬度，支護(hù)良好、排水良好；、660V200kW防爆電源，通訊暢通，照明良好，巷道通暢無雜物、無積水。（3）高壓管路敷設(shè)要求高壓管路采用泵排出口—硬質(zhì)管路—高壓膠管—壓裂孔口的連接方式。壓裂泵排出應(yīng)安裝卸壓管線，卸壓管線暢通、固定可靠，不得加裝小于120176。高壓管路過風(fēng)門應(yīng)通過穿墻孔，不得傷害管路致變形、斷裂、刺漏。高壓膠管連接應(yīng)采用專用U型卡，不得用鐵絲等代替。第7節(jié) 效果考察 第一階段1號孔～5號孔的壓裂施工，通過對現(xiàn)場出水點(diǎn)的觀測，初步確定壓裂半徑。兩者相互驗(yàn)證，確定有效壓裂半徑。 另外，自主測試煤層瓦斯殘存量，間隔不等時(shí)間段（可根據(jù)回采計(jì)劃安排確定），進(jìn)行壓裂區(qū)域內(nèi)煤層殘存瓦斯含量的測定，根據(jù)測定的參數(shù)瓦斯含量，自定預(yù)抽期。第四章 壓裂裝備煤礦井下壓裂系統(tǒng)由乳化泵、供水系統(tǒng)、高壓管路系統(tǒng)等組成。，乳化泵供電電壓配備660V電源，負(fù)荷125kw ,由可拆分的泵和防爆電機(jī)兩個(gè)橇架和水箱構(gòu)成。水箱采用乳化泵配套專用水箱。 圖51 壓裂設(shè)備連接圖第五章 安全防護(hù)技術(shù)措施嚴(yán)格遵循四位一體綜合防突措施，參照河北煤層氣公司發(fā)給琿礦集團(tuán)的區(qū)域定向控制壓裂、施工危險(xiǎn)等級劃分、多重安全綜合防護(hù)、壓裂施工組織管理和突發(fā)事件應(yīng)急救援“五位一體”安全施工體系，嚴(yán)格按照施工組織施工，確保安全。 封孔注漿前，施工人員要對鉆孔進(jìn)行檢查，鉆孔封孔段要通暢。待符合要求后，才能進(jìn)行封孔作業(yè)。 嚴(yán)格按順序下封孔管，確保套數(shù)量及種類符合要求，各套管間連接緊密確保不漏氣。注漿時(shí)，需注意以下事項(xiàng)：①不允許正對孔口或注漿泵壓力輸出端位置工作。③漿料必須按比例調(diào)配。若需檢查管路必須打開卸壓閥，卸壓后，方可進(jìn)行檢查。⑥注漿完畢，及時(shí)用清水清潔注漿泵和輸出端管路，防止?jié){料凝固造成注漿泵和輸出端管路損壞。二、壓裂施工安全技術(shù)措施為使水力壓裂順利進(jìn)行，確保安全，成立井下水力壓裂領(lǐng)導(dǎo)小組。調(diào)度室負(fù)責(zé)總體組織實(shí)施并負(fù)責(zé)信息的傳達(dá)和聯(lián)絡(luò)，按領(lǐng)導(dǎo)小組指令做好調(diào)度。通風(fēng)科負(fù)責(zé)壓裂技術(shù)資料的提供，負(fù)責(zé)瓦斯抽采數(shù)據(jù)的收集和整理。并保證通風(fēng)系統(tǒng)暢通及設(shè)施完善；監(jiān)控室根據(jù)要求安設(shè)瓦斯抽采傳感器和保證通訊系統(tǒng)靈敏可靠，泵站適當(dāng)位置設(shè)置瓦斯傳感器并安裝瓦斯電閉鎖裝置，%，斷電范圍為泵站附近所有電源。安排人員負(fù)責(zé)壓裂作業(yè)期間警戒和安全監(jiān)護(hù)，并向調(diào)度室匯報(bào)人員撤離情況。 負(fù)責(zé)在泵站和警戒點(diǎn)處安裝足夠數(shù)量的壓風(fēng)自救。壓裂前一天由調(diào)度室通知所有參與壓裂施工單位以及鄰近壓裂地點(diǎn)影響區(qū)域的施工單位，向本隊(duì)職工貫徹相應(yīng)的安全技術(shù)措施及避災(zāi)路線。在壓裂地點(diǎn)左右各5～8m范圍內(nèi)進(jìn)行巷道加固。并由當(dāng)班安全員負(fù)責(zé)清點(diǎn)人員無誤后向調(diào)度室匯報(bào)人員撤離情況。1壓裂時(shí)水壓要逐漸加壓，起始水壓應(yīng)在10MPa以下。1壓裂實(shí)施期間，高壓管路附近不得逗留，如必須經(jīng)過要事先請示，允許后必須快速通過。1乳化泵必須由專職司機(jī)操作，專職司機(jī)必須按章操作，密切關(guān)注乳化泵泵泵壓、流量，泵箱水位，防止排空，若出現(xiàn)緊急情況或供水不及時(shí)，必須立即停泵。1壓裂期間，監(jiān)測中心必須實(shí)時(shí)監(jiān)測壓裂施工地點(diǎn)瓦斯?jié)舛?、風(fēng)量變化等情況并打印記錄，發(fā)現(xiàn)異常必須立即匯報(bào)指揮中心。 1壓裂結(jié)束30分鐘后，無異常情況，工程技術(shù)人員方可現(xiàn)場檢查，確認(rèn)無異常情況后，方可宣布壓裂工作結(jié)束，并通知調(diào)度室，由調(diào)度室通知相關(guān)施工單位恢復(fù)正常工作。2施工人員及管理干部必須嚴(yán)格落實(shí)安全措施。第二節(jié) 避災(zāi)路線壓裂區(qū)域→208下順槽→+145m主井石門→+145主井筒→地面。礦壓封孔膨脹水泥1噸。封孔器20米/根 10根。乳化泵站設(shè)置卸壓閥門及壓力表和流量計(jì)，供水量不小于1m3/min