基于水力压裂的特大断面瓦斯隧道快速揭煤技术研究.doc

基于水力压裂的特大断面***隧道快速揭煤技术研究[摘要]针对复杂地质构造***隧道揭煤周期长、工程量大的难题,提出了以水力压裂技术为核心的5+1+1”高效揭煤体系,分析得出煤岩的地应力及应力差、煤体硬度、煤层***含量及压力、透气性是影响水力压裂效果的关键因素,将该技术在渝黔高速铁路新凉风垭隧道揭煤工程中应用,结果表明:采用“5+1+1”***隧道揭煤技术后,***%,抽采达标时间缩短53%,工期提前200余天。研究成果可为类似的工程设计、施工提供借鉴。[关键词]水力压裂特大断面***隧道揭煤中图分类号:D622文献标识码:A文章编号:1009-914X(2016)27-0014-02我国近75%的国土面积为山地和丘陵,随着中西部地区交通建设的不断发展,在山区修建的隧道数量和里程也逐年增加,不可避免的会遇到穿越煤系地层的隧道。其中***是穿煤隧道建设重大危害之一。我国南方煤层透气性差,/(MPa2?d)),属较难抽放煤层,目前常规的震动放炮、水力割缝、密钻孔等***抽采技术[1~5],存在抽采钻孔有效半径小、抽采达标时间长、工程量大等问题,容易存在***抽采空白带,使得隧道在揭开煤层时仍然存在很大的煤与***突出隐患。本文结合渝黔高速铁路新凉风垭***隧道工程实际,探讨了水力压裂增加煤层透气性机理,在此基础上提出了“5+1+1”的隧道揭煤技术。1、工程概况渝黔铁路新凉风垭隧道为渝黔高速铁路的双线隧道,全长7618m,共穿过9层煤,总长度175m,如图1所示。隧道埋深350~400m,~,煤层倾角24°。原始***,。该段隧道穿煤层数多,地质构造复杂,煤与***突出危险性大,为全线重难点控制性工程,被列为Ⅰ级高风险隧道。2、(1)地应力及应力差对压裂效果影响地应力不仅对于煤储层渗透性具有重要的影响,同时,地应力大小和方向也是控制水力压裂裂缝起裂压力、位置及形态的重要参数。压裂产生的裂缝,一定范围内发生转向或相互扭曲,随着裂缝的延伸,最终在垂直于最小水平主应力方向形成一条裂缝。应力差主要是指煤层所受应力与遮挡层所受应力之间的差距,其主要是通过影响裂缝扩展形态来影响增透效果的。(2)煤的强度煤的力学强度是指煤受外力作用时抵抗破坏的能力。当外力增加时,煤的内应力也相应地增大,甚至破坏煤体。此时煤内的应力应为煤的极限强度,煤的强度越大,水力压裂将越难进行。(3)煤层***含量对压裂效果影响***含量对煤层吸附饱和程度起决定性影响:临界解析压力、有效泄气面积随着***含量的增高而增高,从而也就使单井产量增高。煤层***含量主要受煤层厚度与煤层埋深程度的影响,而且呈正相关影响趋势。(4)煤层透气性对压裂效果影响当其它条件都相同时,压裂效果与煤层透气性变化趋势相同:透气性越高,煤层中流体渗流速度越快,煤层***产量也就越高;反之则渗流速率越慢,煤层***产量越低。(5)煤层***压力对压裂效果影响煤层***含量、煤层***产量的变化趋势与原始***压力变化趋势保持一致,即原始压力越高,煤层***含量越高,***抽采量也就越高。反之,则越低。综上所述,地应力和煤体强度为主控因素,地应力大小和方向是控制水力压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝形态。