王台铺煤矿综采工作面水力压裂设计.doc

1 XV 号煤综采工作面坚硬顶板定向水力压裂设计 1 、设计原则与设计依据⑴设计原则:定向水力压裂技术可有效控制我矿 XV 号煤综采工作面坚硬顶板的垮落, 最大程度削弱顶板的整体性, 使得采空区顶板呈分层垮落、垮落高度增加、垮落块度减小、碎涨系数增加、垮落角增大、老顶初次来压及周期来压步距缩短、采空区悬顶减少、工作面端头三角区悬板面积减少, 消除了大面积冒落的恶性事故, 同时也使动压系数减少、消除来压冲击载荷、来压显现缓慢, 避免支架损坏, 这样可确保坚硬顶板条件下采用垮落法长壁工作面的安全回采, 而且注入水或定向水力压裂水还使得岩尘、煤尘减少, 节约截齿消耗量, 对防止煤层自燃有利。定向水力压裂技术有效控制坚硬顶板的同时,避免给我矿 XV 号煤综采工作面的正常回采带来影响, 避免由于过度压裂和软化导致工作面顶板维护困难, 避免由于水力压裂给巷道支护带来困难,避免其它可能的灾害。⑵设计依据:根据 XV 号煤综采工作面顶板围岩强度、围岩性质与结构、地质构造、水文地质和地应力场特征, 结合在一盘区、二盘区、三盘区及 XV5301 综采工作面的压裂经验等进行的定向水力压裂进行设计。 2、 XV 号综采工作面坚硬顶板定向水力压裂设计(1) XV 号综采工作面切眼水力压裂钻孔布置 XV 号煤综采工作面切眼水力压裂钻孔布置布置如图 1 所示。切眼内煤壁侧钻孔长度为 50m , 仰角 10°; 切眼老塘侧钻孔长度为 30m , 仰角 17°, 切眼内钻孔共计 18个。另在机头机尾再补充四个钻孔, 如图 1 所示, 补充钻孔从综采工作面切眼两端处顶板进行补打。工作面机尾煤壁侧补充钻孔长度为 50m , 仰角 10°, 切眼老塘侧钻孔长度为 30m , 仰角 17°; 工作面机头煤壁侧补打钻孔长度为 50m ,钻孔水平投影与巷道夹角为 15°, 切眼老塘侧钻孔长度为 30m , 仰角 17°; 钻孔采用直径为Φ 56mm 的钻头进行钻 2 进, 钻孔方向朝综采工作面切眼前方及后方顶板方向。以上四个钻孔的布置方式为皮带巷为主进风时的布置方式, 当轨道巷为主进风时, 机头机尾两个钻孔布置方式进行对调。为保证压裂控顶效果, 并防止钻孔变形( 将导致压裂无法正常进行), 需在工作面安装设备(液压支架、刮板输送机等)前完成定向水力压裂。皮带巷轨道巷工作面推进方向综采工作面切眼 180m 20m 20m 50m 30m A A 50m 30m AA 20m 20m 20m 20m 20m 20m 30m 30m 20m 20m 20m 20m 20m 20m 20m 20m 50m 50m 30m 50m 20m 30m 20m 图1 综采工作面切眼水力压裂钻孔布置(2) XV 号煤综采工作面顺槽水力压裂钻孔布置为加强水力压裂的效果, 缩小综采工作面初次垮落步距、周期垮落步距、工作面机头机尾悬顶面积, XV 号煤综采工作面顺槽钻孔分两组布置。①第一组如图 2 所示,钻孔长度为 70m ,孔间距为 25m ,钻孔仰角为 10° ,钻孔水平投影与巷道夹角为 70°, 钻孔采用直径为Φ 56mm 的钻头进行钻进, 3 钻孔方向朝综采工作面采空区。工作面推进方向 25m 70° 70 煤层底板煤层顶板 180m 25m 25m 25m 70 轨道巷皮带巷综采工作面切眼