南桐矿业公司鱼田堡煤矿穿层钻孔定向水力压裂煤层增透
技
术
报
告
（初稿）
二〇一一年三月
防止煤与瓦斯突出在煤矿安全上一直是世界性的难题。在近年来重庆发生的煤矿安全重大事故中，瓦斯突出占了很高的比例。随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力在不断增加，瓦斯问题日益凸显。为解决重庆地区瓦斯治理难题，重庆能源投资集团科技有限公司联合重庆大学开展了定向水力压裂增透技术相关研究，并在松藻煤电有限责任公司逢春煤矿和南桐矿业有限责任公司鱼田堡煤矿进行了应用研究。在理论研究和实验室实验研究的基础上，在南桐矿业公司鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道实施了水力压裂并取得了以下成果：
通过2011-1-8日的实验得出，在鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道5#煤层起裂压力为23MPa，延伸压力为19MPa。实验共进行了40min，注水量为6.9m3。经现场查看，发现压裂孔东侧10m考察孔出口处压力表读数为15.6MPa，上方、西侧考察孔压力均超过压力表量程（10MPa），下方压力表没有读数，但有水流出。可以判断，鱼田堡5#煤层在40分钟以内其有效压裂范围能够达到10m以上。
分别在在4个考察孔附近钻进4个抽放孔进行瓦斯抽放考察压裂后瓦斯抽放参数。并于2011-01-26开始接抽，截止到2011-02-17，压裂孔平均抽放浓度为95.4%，平均抽放纯量为0.0673m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔2#平均抽放浓度为33.1%，平均抽放纯量为0.02m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔3#平均抽放浓度为33.4%，平均抽放纯量为0.0177m3/min；抽放孔4#平均抽放浓度为36.1%，平均抽放纯量为0.0192m3/min。压裂范围内平均抽放浓度为44.72%，平均抽放纯量为0.1389m3/min；相比同一抽放道普通钻孔抽放浓度（13.28571%）提高了 3.37倍，抽放纯量（0.00796 m3/min）提高了17.45倍。共抽放23天，5个孔共抽放瓦斯纯量为4725m3，相比同一抽放道5个钻孔瓦斯抽放纯量（368m3）提高了12.83倍。
摘要...................................................................................................................... I
1 前言 (1)
2 穿层孔定向水力压裂理论分析 (2)
2.1 穿层孔定向压裂提高煤层透气性定性分析 (2)
2.2 穿层孔定向水力压裂裂缝控制研究 (4)
3 穿层孔定向水力压裂技术装备及工艺 (6)
3.1 穿层孔定向水力压裂技术装备 (6)
3.2 穿层孔定向水力压裂工艺流程 (6)
3.3 封孔工艺 (7)
4 鱼田堡煤矿穿层孔定向水力压裂试验 (9)
4.1试验地点概况 (9)
4.1.1 矿井概况 (9)
4.1.2 试验地点概况 (10)
4.2 第一阶段试验 (11)
4.2.1 钻孔布置 (11)
4.2.2 压裂过程 (12)
4.2.3 方案修正 (13)
4.3 第二阶段试验 (14)
4.4 第三阶段试验 (14)
4.4 第四阶段试验 (16)
4.5 试验数据分析 (17)
5 结论与建议....................................................................... 错误!未定义书签。
防止煤与瓦斯突出在煤矿安全上一直是世界性的难题。在近年来重庆发生的煤矿安全重大事故中，瓦斯突出占了很高的比例。随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力在不断增加，高瓦斯矿井和突出矿井的数量还会不断的增加。
解决高瓦斯突出煤层开采过程中的瓦斯问题的常规措施之一是瓦斯抽放。通过瓦斯抽放，不仅可以有效地减少煤层开采过程中的瓦斯涌出，确保煤矿生产的安全性，同时，所抽出来的高浓度瓦斯又可加以利用，实现双能源开采，一举两得。但是，由于松藻矿区煤层属于低透气性煤层，常规的瓦斯抽放方法难以发挥作用，主要存在的问题是：钻孔有效影响范围小，工作面钻孔施工工作量大，抽放效率低，这就必须在抽放瓦斯前对所抽煤层区域采取卸压增透方法，扩大抽放钻孔有效影响范围，提高煤层瓦斯抽放效果。
高瓦斯低透气性突出煤层的卸压增透技术可分为两大类，一类是煤层层内卸压增透技术，另一类是煤层层外卸压增透技术。层外卸压增透技术如开采保护层技术已经应用得相当成熟，并取得良好的效果。对于不具备保护层开采条件的高瓦斯突出煤层，特别是低透气松软煤层，就目前区域防突措施技术水平而言，采用层内卸压增透技术较为合理且效果较好。层内卸压增透的难点在于煤层透气性差，而瓦斯抽采效果主要取决于煤层的透气性系数。增大煤层层内瓦斯抽采流量，主要采取的措施是增加煤层透气性。
但由于防突措施工序复杂，使得煤巷掘进速度缓慢，造成采掘比例严重失调。严重突出矿井更是采掘效率低，经营状况举步维艰。目前，大多数严重突出矿井煤层巷道掘进速度大都在30~40m/月。现有防突技术装备不能满足现场实际要求，在一些条件特殊的矿井采用常规防突措施又很难取得预期效果。因而，开发一种可行的高效防突设备及技术措施，提高防突效果和工作面进尺，改善防突现状，是煤与瓦斯突出矿井实现安全、高效生产的迫切需要。
高压水射流割缝已经被证明能够有效快速的提高煤层透气性，但其影响范围相对较小。水力压裂随能够达到较大的影响范围，但因其昂贵的设备、复杂的工序，遏制了其推广应用。针对以上问题，结合高压水射流割缝及水力压裂的优点，重庆大学提出煤层定向压裂增透技术，即在高压水射流割缝的基础上，对煤层实施水力压裂，以达到卸压增透的目的。
