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水力压裂综采工作面安全技术措施1.通风技术措施：水力压裂综采工作面需要将瓦斯等有害气体及时排走，确保工作面通风良好。
要在工作面进眼处设置风门，防止有害气体回流；在采煤面和回采巷道上部设置人工送风机，增加通风量；定期对风机进行检查和维护，确保风机正常运转。
2.支护技术措施：水力压裂综采工作面需要采用合适的支护技术，确保工作面的稳定。
常用的支护方式有锚杆支护、锚索支护和合成材料支护等。
支护设备要按照规定的标准进行安装和使用，支护材料要选用质量合格的产品。
3.瓦斯抽放技术措施：矿井中常常存在瓦斯，水力压裂综采工作面的运行会产生更多的瓦斯。
为了防止瓦斯积聚，需要采取瓦斯抽放措施。
可在工作面的回采巷道设置抽排管道，通过抽风机将瓦斯抽出矿井外。
同时要定期对抽排设备进行检查和维护，确保设备的正常运行。
4.火灾防治技术措施：水力压裂综采工作面的工作环境容易引发火灾。
为了防止火灾的发生，首先要做好火灾防治宣传教育工作，提高职工的防火意识。
同时要加强对电气设备的管理，防止电气设备引起火灾。
在工作面和回采巷道设置水枪等消防设备，以便在火灾发生时能够及时进行灭火。
5.安全监测技术措施：水力压裂综采工作面需要对矿井的地质构造、地应力和瓦斯浓度等进行实时监测，及时发现问题并采取措施处理。
可以采用地声波监测、应力监测和瓦斯浓度监测等技术手段，对工作面进行全面监测。
此外，水力压裂综采工作面还需制定科学合理的作业方案，明确作业顺序和步骤，并在作业过程中加强对职工的培训和安全教育，提高职工的安全意识和技能水平。
同时，加强对设备的巡检和周期性维护，确保设备的正常运行。
国投新集能源股份有限公司新集二矿GUO TOU XIN JI NENG YUAN GU FEN YOU XIAN GONG SI XIN JI ER KUANG 新集二矿煤层增透技术试验方案设计：审核：安徽理工大学国投新集能源股份有限公司新集二矿编制日期：2014年2月17日1概况为提高预抽钻孔抽采效果，缩短预抽时间，保证矿井安全生产及采掘接替。
将在-650m1煤西翼截水巷进行预抽钻孔高压水力压裂项目的研究。
以解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题。
为保证压裂有序、顺利实施，特编制此安全技术措施。
2试验区域概况-650m1煤西翼截水巷与地面相对位置处于矸石山西面。
该区域范围的地面水体及其它对本工程施工不构成影响。
-650m1煤西翼截水巷主要在1灰及其顶、底板岩石、煤线，1煤组底板岩石层位中向前掘进。
巷道施工过程中将会揭露2灰。
巷道依次揭露岩性如下： 2灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。
粉砂岩：厚度0.5～1.9m，平均1.2m。
细砂岩：厚度2.1～4.3m，平均3.2m。
铝质泥岩：厚度0.3～1.1m，平均0.6m 。
1灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。
砂质泥岩:厚度1.8～3.4m，平均2.5m。
泥质砂岩：厚度14.0～18.2m，平均15.0m。
-650m1煤西翼截水巷掘进过程中揭露岩层走向一般为85°～100°，倾向一般为355°～10°，岩层倾角一般为5°～20°，平均倾角9°左右。
岩层以单斜构造为主，根据上覆6、8煤层回采情况分析：预计巷道施工过程中，中、小断层、褶曲可能较为发育，局部煤（岩）层反倾（南倾）、裂隙较发育。
3水力压裂增透防突技术原理3.1 水力压裂机理及过程分析1．水力压裂机理分析水力压裂的基本原理是将高压水( 压裂液) 注入煤体中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ，克服最小主应力和煤体的抗裂压力，扩宽伸展并沟通这些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。
松藻煤电公司打通一矿西区W2706S工作面水力压裂方案及安全技术措施松藻煤电公司打通一矿2013年7月矿审签栏编制人编制时间审核人审核时间部门意见签名时间部门意见签名时间抽采部抽采副总通风部通风副总生产部机电副总机运部地测副总安监部采掘副总地测部安全副总自动化总工程师办公室矿审签意见：目录1 引言 (3)2 突出煤层水力压裂技术增透原理 (3)3 西区W2706S工作面水力压裂技术路线 (3)4 西区W2706S工作面水力压裂方案 (4)4.1 试验地点概况 (4)4.2 试验设备及材料 (4)4.3 试验工艺流程 (5)4.3.1 前期准备工作 (5)4.3.2 压裂钻孔施工 (6)4.3.3 压裂孔封孔工艺及要求 (6)4.3.4 实施高压水力压裂 (7)4.3.5 压裂效果考察 (8)4.3.6 抽采效果考察 (8)5 水力压裂安全技术措施 (9)5.1 设备运输措施 (9)5.2 施钻及压裂安全措施 (11)6 组织保障措施 (15)6.1 组织机构 (15)6.2 人员职责 (15)6.3 水力压裂相关部门职责 (16)7 附图 (16)1 引言松藻煤电公司打通一矿为煤与瓦斯突出矿井，主采7、8号煤层均属严重突出煤层，为确保矿井安全，进行采掘作业前必须进行瓦斯预抽，实现抽采达标。
矿井现有的瓦斯预抽以底板茅口岩巷施工穿层钻孔、回采巷道施工本层孔抽采为主，而随着采区逐渐向下延深，煤层透气性系数逐渐降低，瓦斯压力、瓦斯含量均明显提高，导致钻孔密度大、钻孔工程量大、瓦斯预抽时间长，严重制约矿井生产部署。
为增加煤层透气性，提高煤层瓦斯预抽效果，根据煤电公司2013年水治瓦斯规划，打通一矿结合前期试验经验，拟对西区W2706S工作面进行水力压裂（施工地点W2706S专抽巷），进一步考察煤层实施压裂后瓦斯运移的基本规律，并逐步将该技术推广应用，以彻底解决煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题，真正实现全矿井抽采达标。
水力压裂工艺方法与流程水力压裂工艺是目前油气勘探生产领域中常见的一种技术手段，其能够有效提高油气开采的效果和产量。
下面将简述水力压裂的工艺方法和流程。
1. 施工前准备水力压裂施工前需要进行充分的准备工作，包括选址、测量、标识、检查等。
首先需要选择适合水力压裂施工的岩层。
在选址前需要对该地段的地质情形进行认真勘探和分析，确定岩层力学性质和渗透性等关键参数。
必要时需要进行钻探等探测工作，取得更认真的地质结构和情况。
2. 井口准备施工前需要对钻井进行检查和清洗。
清洁井口是保证水力压裂施工效果的紧要条件之一、井口下方需要安装钢管、集水器等设备，油管和液压管道等需要与阀门相连接。
接线板需要安装，以保证现场电信号的稳定传输。
3. 井下压力测试进行井下压力测试可以对井下井筒的情形进行评估，确认井筒出口本领，以便在施工时进行充分的材料和液压参数计算，为水力压裂施工供给必要的数据支持。
4. 施工过程（1）注水造孔：在水力压裂施工中，首先需要向目标岩层注入大量的水。
通常情况下，注水压力要低于岩层分裂压力，同时注水量要充足保证岩层浸润饱和，同时不能太高避开损伤钻孔。
（2）排水造孔：一般在注水后实行排水造孔，排出多余的水，使岩层中的自然裂缝渐渐暴露出来，加强水力压裂的效果。
（3）压裂造孔：在岩层中自然裂缝浸润饱和后，施工人员向岩层注入压裂液，并依据现场岩层力学参数进行液压压力的计算和调整，以保证压力在岩层中形成水力裂缝。
（4）保压和排污：水力压裂效果保持时间很短，需要施工人员在岩层中形成裂缝后适时停止注液，用压力器对压裂液进行保压，形成有效的裂缝压力，同时要适时排出岩层中多余的液体和固体颗粒，以便对岩层进行更有效的采油采气工作。
5. 施工后处理调整液压压力和注入的压裂液量以及通过监测等手段对施工过程中各项参数进行严格的掌控，以评估施工的成效和提高施工质量。
同时还需要对施工场地进行清理和整理，紧密关注油气井的生产情况，并开展相关线上和线下评估和监测工作，确保油气生产平稳和恢复的效果。
国投新集能源股份有限公司新集二矿GUO TOU XIN JI NENG YUAN GU FEN YOU XIAN GONG SI XIN JI ER KUANG新集二矿煤层增透技术试验方案设计：审核：安徽理工大学国投新集能源股份有限公司新集二矿编制日期：2014年2月17日1概况为提高预抽钻孔抽采效果，缩短预抽时间，保证矿井安全生产及采掘接替。
将在-650m1煤西翼截水巷进行预抽钻孔高压水力压裂项目的研究。
以解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题。
为保证压裂有序、顺利实施，特编制此安全技术措施。
2试验区域概况-650m1煤西翼截水巷与地面相对位置处于矸石山西面。
该区域范围的地面水体及其它对本工程施工不构成影响。
-650m1煤西翼截水巷主要在1灰及其顶、底板岩石、煤线，1煤组底板岩石层位中向前掘进。
巷道施工过程中将会揭露2灰。
巷道依次揭露岩性如下： 2灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。
粉砂岩：厚度0.5～1.9m，平均1.2m。
细砂岩：厚度2.1～4.3m，平均3.2m。
铝质泥岩：厚度0.3～1.1m，平均0.6m 。
1灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。
砂质泥岩:厚度1.8～3.4m，平均2.5m。
泥质砂岩：厚度14.0～18.2m，平均15.0m。
-650m1煤西翼截水巷掘进过程中揭露岩层走向一般为85°～100°，倾向一般为355°～10°，岩层倾角一般为5°～20°，平均倾角9°左右。
岩层以单斜构造为主，根据上覆6、8煤层回采情况分析：预计巷道施工过程中，中、小断层、褶曲可能较为发育，局部煤（岩）层反倾（南倾）、裂隙较发育。
3水力压裂增透防突技术原理3.1 水力压裂机理及过程分析1．水力压裂机理分析水力压裂的基本原理是将高压水( 压裂液) 注入煤体中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ，克服最小主应力和煤体的抗裂压力，扩宽伸展并沟通这些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。
2．水力压裂过程分析煤层水力压裂是一个逐渐湿润煤体、压裂破碎煤体和挤排煤体中瓦斯的注水过程。
在注水的前期，注水压力和注水流量随注水时间呈线性升高；随后，注水压力与流量反向变化，并呈波浪状。
这直观反映出了在注水初期，具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙，克服裂隙阻力运动。
当注入的水充满现有裂隙后，水流动受到阻碍，由于煤体渗透性较低，导致水流量降低，压力增高而积蓄势能；当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时，压力水进入煤体新的裂隙，势能转化为动能，导致压力降低，水流速增加；当注入的水( 压裂液) 携带煤泥堵塞裂隙时，煤体渗透性降低，水难以流动使流量下降，压力上升。
3.2 水力压裂合理注水参数分析煤层水力压裂包括煤体裂缝起裂和煤体裂缝延伸2个方面，煤体的裂缝起裂受许多因素的控制，一般通过试验加以确定。
根据以往研究表明: 煤体的裂缝起裂和延伸取决于注水速度( 时间效应) 、注水压力、煤体的非均质性( 规模效应) 和煤层的应力状态等，影响煤层水力压裂效果的压裂参数很多，主要可分为外部工艺因素和煤体内在本质因素2类。
1．外部工艺因素外部工艺因素主要包括注水压力、注水孔间距、注水流、注水速度、钻孔长度、封孔方法与封孔长度、注水时间等参数，它们互有联系和影响；同时还与地质和采矿技术因素以及压裂设备的性能有关。
（1）注水压力在一般开采条件下，煤体难以形成孔隙裂隙网，以致煤层难以得到充分的卸压增透，故在压裂时应施加一定的压力，才能将水有效地压裂到煤体中并使煤体产生裂隙起裂和延伸，形成孔隙裂隙网。
以往试验结果表明，在围压不变的条件下，随着注水压力的增加，导水系数呈非线性增大，当注水压力达到某一极限值时，导水系数骤然增大，此时煤体完全被压裂，内部形成大的贯通裂缝网，通常煤体裂隙起裂和延伸随注水压力的增加而增大。
因此，注水压力是衡量压裂效果的一个重要参数，如果注水压力过大且封孔深度与注水压力不匹配时，容易造成封孔段泄漏，影响压裂效果；如果注水压力过小，将起不到压裂效果，这就相当于中高压煤层注水润湿。
（2）注水压裂孔间距回采工作面注水孔间距根据压裂钻孔的压裂半径而定。
如果孔间距过小，则增加了钻孔和注水工作的施工量，同时在瓦斯抽放时容易抽出大量的水；如果孔间距过大，则可能存在注水空白带，即压裂孔的高压水不能有效地把瓦斯挤排到抽放孔，影响压裂效果和瓦斯抽放效果。
（3）封孔深度与封孔方法封孔是实现孔口密封、保证压力水不从孔口及附近煤壁泄漏的重要环节，是决定煤层水力压裂效果好坏的关键。
封孔深度也是水力压裂工艺的一个重要参数，决定封孔深度的因素是注水压力、煤层裂隙、沿巷道边缘煤体的破碎带深度、煤的透水性及钻孔方向等，一般封孔深度与注水压力成正比。
封孔深度应保证煤层在未达到要求的注水压力和注水量前，水不能由岩煤壁或钻孔向巷道渗漏。
（4）注水量煤体润湿需要一定的水，如果单孔注水量过大，虽然容易把游离瓦斯挤排出去，但增加了压裂工作的施工量和成本；如果注水量过小，可能影响压裂效果。
（5）注水速度注水速度是压裂工艺的一个重要参数，如果注水速度太快，新裂隙还没有生成，原有裂隙还没有扩宽并伸展，新老裂隙还没有沟通形成一个有效排泄瓦斯的孔隙裂隙网，则影响挤排瓦斯效果；同时，注水速度过快，要求注水压力等相应地增大。
如果注水速度过低，要达到一定的注水量，则注水时间增长，这将影响注水作业的进度，同时要求注水压力等相应地降低，可能起不到预期压裂效果。
2．煤体内在因素煤体内在因素主要包括: 煤体内部的孔隙裂隙特征( 煤层孔隙裂隙的发育程度) ，煤层的埋藏深度( 地压的集中程度) ，煤的化学组份( 水与煤的湿润边角和水的表面张力系数) ，瓦斯压力，煤层的顶底板状况。
（1）煤体内部的孔隙裂隙特征( 煤层孔隙裂隙的发育程度) 。
煤体是一种孔隙和裂隙都十分发育的双重介质。
二者共同构成了煤层水力压裂时的渗透通道和瓦斯挤排通道。
在煤层注水压裂的过程中，煤层孔隙裂隙发育程度对煤体的均匀湿润、物理力学特性的改变有重要影响。
压裂时，水在压力作用下以相当大的流速运动，包围被裂切割的煤块，同时缓慢地通过微小孔隙，向煤块内部渗透。
因此，煤体压裂效果不仅与煤的孔隙有关，还直接受裂隙的影响，裂隙不发育的煤体很难注水，此时就需要较高的压力迫使煤体产生新的裂隙和孔隙。
（2）瓦斯压力。
煤层内的瓦斯压力是水力压裂时的附加阻力。
压裂时，水压克服煤体瓦斯压力后所剩余的压力才是压裂时的有效压力，因此，煤层内的瓦斯压力越大，需要的注水压力也越高，所以瓦斯压力的大小也影响煤体的渗透性能和注水压力。
（3）煤的化学组份。
煤的化学组份对煤层压裂效果的影响主要表现在: 不同化学组份的煤体被水湿润的性质不同，以致瓦斯被挤排的程度不同。
煤体的湿润能力取决于水与煤的湿润边角和水的表面张力系数。
水与煤体的湿润边角大小反映了水分子与煤分子的吸引力大小，吸引力越大湿润边角越小，越易于注水，相反则难于注水。
因此，降低水的表面张力可以提高煤体的湿润能力，提高注水速度。
如果在注水流程中添加活性湿润剂( 压裂剂) ，降低水的表面张力，能增强水在煤层中的渗透能力，能解决水不能渗入煤体微裂隙等问题。
（4）煤层的埋藏深度。
随着埋藏深度的增加，煤层承受地层压力也随之增加。
受压力影响，裂隙被压紧，裂隙容积降低，渗透系数也会随之降低。
通常地应力大，注水压力必须克服地应力，才能有效地使煤体扩宽伸展裂隙，形成有效的孔隙裂隙网。
所以，煤层压裂时注水压力必须大于地应力。
4试验方案试验方案的指导思想是利用钻孔对煤体进行水力压裂增强1煤煤层透气性，提高瓦斯抽采效果。
在掌握水力压裂机理和压裂过程的基础上，从理论上分析了压裂参数及其影响因素，再结合现场应用，最终确定出合理的压裂参数。
深入研究合理的压裂参数对提高煤层的渗透率和煤层瓦斯的抽采效果具有现实意义，同时对水力压裂技术在新集二矿防突方面的推广应用具有很重要的意义。
针对水力压裂的技术特点因素进行分析、探索和试验，提出解决问题的对策并进行工业试验，确保试验过程的安全及全面。
具体现场试验方案为：1．选择适合的快段布置压裂孔和出水孔测试水力压裂半径；2．水力压裂完毕后距离压裂孔不同距离、分不同时间布置取芯钻孔取煤样化验煤体含水量；3．水力压裂、排水完毕后在水力压裂半径内考察水力压裂影响下抽采半径、煤层透气性系数；4．布置多组抽采钻孔考察水力压裂影响下走向、倾向抽采效果。
5水力压裂技术5.1 水力压裂水压选择根据林柏泉《含瓦斯煤体水力压裂动态变化特征研究》，煤层破裂压力主要与煤层赋存深度有关，两者之间可用下式表示：Pi=0.023H+1.3P+2.04 （1）式中：Pi——煤层破裂压力（MPa）；P——煤层瓦斯压力（MPa），2.0MPa；H——煤层赋存深度（m），-650m。
计算可得，试验区域煤层破裂压力20MPa。
故本次水力压裂水压为：注水孔水压为20～30MPa。
压裂半径考察分为走向压裂半径和倾向压裂半径分别进行，具体布置形式如图1、2所示。
压裂过程中，出现以下情况之一判定压裂半径有效：1．出水钻孔明显出水；2．出水钻孔压力明显上升；3．围岩渗水，顶板掉渣和围岩深部爆裂声。
图 1 压裂平面图图 2 压裂剖面图5.2 水力压裂条件下抽采半径考察对1煤层实体段水力压裂后进行抽采40天的抽采半径考察。
采用考察钻孔瓦斯压力变化的考察方案，具体考察方案如图3、4所示。
原压裂孔若封孔完好可以用压裂孔代替抽采孔，若压裂孔不具备代替抽采孔的条件可以在压裂孔附近岩性完好处补打抽采孔，原压裂孔必须重新注浆封堵(抽采孔安装四参数流量自动计量装置，所有装自动计量装置均实现在线监测)。
考察步骤为：压裂后排水完毕→确定抽放时间→预计抽放半径→打测压孔→压力稳定后→抽采→观察测压孔瓦斯压力变化→确定对应抽放时间的抽采半径。
具体如图3、4所示。
图3压裂效果考察平面图图 4 压裂效果考察剖面图对1煤实体段水力压裂后，对抽采孔和压裂孔进行合茬抽采，考察水力压裂条下抽采效果，具体考察指标为：抽采孔流量、纯量、浓度。
(压裂孔压裂完毕抽采时，压裂孔和抽采孔安装四参数流量自动计量装置，所有装自动计量装置均实现在线监测，所有抽采孔口均安装闸阀)5.3水力压裂条件下煤体含水量的考察为了测试水力压裂条件下水力压裂湿润半径，在距离压裂孔不同距离、分不同时间布置取芯钻孔取煤样，将煤样送往安徽理工大学热力学实验室化验煤体水分。
取芯钻孔布置如图5所示。
5 取芯钻孔布置图如图5所示，距离压裂孔由远向近分别布置取芯钻孔。
具体布置取芯钻孔顺序为：压裂完毕排水2天后布置距离压裂孔45米的1#取芯钻孔，间隔两天后布置5#取芯钻孔，间隔两天后布置2#取芯钻孔，间隔两天后布置4#取芯钻孔，间隔两天后布置3#取芯钻孔。
