水力压裂顶板控制技术与工程应用ppt
- 1. 水力压裂顶板控制技术及工程应用XXXX股份有限公司 煤炭科学研究总院开采分院
- 2. 一技术工艺与理论基础二水力压裂作用三水力压裂初次放顶应用实例四水力压裂巷道卸压应用实例五水力压裂技术成果
- 3. 水力压裂顶板控制技术：通过在钻孔中封孔、单孔多次压裂等工艺过程，达到弱化顶板岩层和应力控制的目的。一、技术工艺与理论基础施工钻孔压裂段封孔单孔多次压裂削弱顶板强度削弱顶板整体性削弱、转移高应力
- 4. 一、技术工艺与理论基础 钻孔壁最大拉应力 开裂条件 开裂位置钻孔坐标与主应力分布理论基础-弹性理论
- 5. 一、技术与理论基础理论基础-断裂理论
- 6. 一、技术工艺与理论基础 开裂压力与地应力场类型密切相关； 开裂压力与钻孔参数（方位角，倾角）密切相关。不同地应力条件下起裂压力与钻孔倾角的关系弹性理论-计算结果之一
- 7. 一、技术工艺与理论基础压裂参数确定地应力场 顶板岩层强度 天然裂隙发育程度 岩层厚度与岩性 采高与顶煤厚度 岩层物理力学特性钻孔长度 钻孔仰角 钻孔间距 空间布置 压裂次数 压裂时间
- 8. 一、技术工艺与理论基础工艺 (1) 钻孔打设钻孔跨式膨胀型封隔器封孔单孔多少次压裂
- 9. 一、技术工艺与理论基础(2) 跨式封孔
- 10. 高压注水泵一、技术工艺与理论基础(3) 单孔多次压裂
- 11. 一、技术工艺与理论基础手动泵压力表压力－位移同步采集仪探针位移计升降器安装杆岩 层探头探针煤岩体强度测定装置围岩强度 仪器
- 12. 一、技术工艺与理论基础 仪器围岩结构主机滑轮安装杆信号转换器光电编码器升降器摄像头岩 层数字全景钻孔窥视仪
- 13. 一、技术工艺与理论基础 仪器 仪器水压流量水压流量测量装置岩 层封隔器水压传感器流量计高压注水泵采集仪升降器注水管
- 14. 一、技术工艺与理论基础 快速钻孔系统 快速移钻 快速稳钻钻机平台
- 15. 作用一：针对坚硬难垮顶板，破坏顶板的完整性和整体强度 将厚度大、完整岩层分为多层单孔多次压裂二、水力压裂的作用
- 16. 作用二：针对赋存高应力围岩，削弱应力集中程度或转移高应力，达到应力控制的目的二、定向水力压裂的作用压裂卸压切顶范围
- 17. 爆破技术多应用于顶板弱化与应力控制等方面，与其相比，定向水力压裂技术的优点：岩层强度和完整性的弱化范围较大，可达20-40m 可以有效控制和转移围岩赋存的高应力安全性突出 不干扰正常生产 改善了工人劳动强度和作业环境 不会产生污染井下空气的有毒气体 可适用于多种条件，如高瓦斯矿井二、定向水力压裂的作用
- 18. 三、水力压裂初次放顶应用实例应用实例1晋城矿区工作面直接顶为石灰岩，岩层厚度平均9m，致密坚硬，稳定性好。抗压强度约120MPa顺槽压裂钻孔布置开切眼压裂钻孔布置2010-2015年
- 19. 现场压裂作业压裂效果三、水力压裂初次放顶应用实例
- 20. 横向切槽切槽压裂压裂曲线 水压为15-40MPa钻孔窥视照片三、水力压裂初次放顶应用实例
- 21. 压裂前后工作面煤体应力变化监测水力压裂可改变煤岩层的应力状态； 压裂后煤岩体应力集中程度大幅降低。主应力方向变化主应力大小变化三、水力压裂初次放顶应用实例
- 22. 三、水力压裂初次放顶应用实例 深孔预裂爆破效果： 初次垮落步距平均38m 周期垮落步距最大21.7m，最小9.1m，平均13.7m定向水力压裂效果 基本顶初次垮落步距为26m 周期性垮落步距较小，随采随落
- 23. 压裂前后支架工作阻力变化压裂前压裂后顶板垮落情况压裂效果三、水力压裂初次放顶应用实例
- 24. 应用实例2防止采空区“瓦斯库”的形成消除初次来压冲击载荷增加切眼处顶煤回收率三、水力压裂初次放顶应用实例潞安矿区2012-2015年
- 25. 压力-时间后期监测表明：压裂对于顶板岩层的垮落有一定的促进作用，直接顶和老顶都能够及时垮落。达到了消除初次来压冲击载荷、防止采空区“瓦斯库”的形成、增加切眼处顶煤回收率的目的。三、水力压裂初次放顶应用实例
- 26. 三、水力压裂初次放顶应用实例伊泰集团应用实例3压裂钻孔布置2014-2015年 酸刺沟煤矿
- 27. 回采13m顶板紧跟支架水力压裂效果 工作面回采至13m时直接顶全部垮落，垮落过程呈现分层分次逐步垮落，未产生冲击 老顶初次来压步距约为40m，未对工作面产生影响 水力压裂控顶满足要求三、水力压裂初次放顶应用实例
- 28. 三、水力压裂初次放顶应用实例神东矿区-锦界煤矿、大柳塔煤矿应用实例4岩层强度不高，但厚度大、完整性好2015年
- 29. 三、水力压裂初次放顶应用实例钻孔布置-锦界矿
- 30. 三、水力压裂初次放顶应用实例锦界矿水力压裂顶板垮落特点 2015.7.22日开始试采，24日早班回采约10m时，直接顶全部垮落，紧跟支架。垮落过程为：切眼中部首先垮落，随后直接顶分层分次逐步垮落，未对工作面产生冲击 7.28日早班工作面推进至约40m时，顶板老顶来压，未产生冲击，未对工作面造成任何影响 水力压裂初次放顶达到了预期目标 锦界矿施工记录： 工期：2015.6.14-27 泵压最大50MPa，最小20MPa，平均42MPa
- 31. 三、水力压裂初次放顶应用实例大柳塔煤矿
- 32. 三、水力压裂初次放顶应用实例大柳塔煤矿
- 33. 三、水力压裂初次放顶应用实例
- 34. 三、水力压裂初次放顶应用实例 大柳塔矿施工记录： 工期：2015.7.3-16 泵压最大39MPa，最小19MPa，平均30MPa孔号压裂次数平均泵压/MPa出水情况L11231孔深21m开始，孔附近锚索大量出水，范围逐渐增大L21229孔深20m开始，锚索开始少量出水，出水量逐渐增大，孔深13m锚索开始大范围出水L31328从孔深20m开始，压裂过程中顶板锚索逐渐开始大范围出水
- 35. 三、水力压裂初次放顶应用实例
- 36. 三、水力压裂初次放顶应用实例 顶板垮落总结： 通过上述监测，直接顶部分初次垮落（约20-46#架宽度范围）步距为工作面机头回采23m，机尾回采13m。 直接顶大范围垮落时机头回采37.5m，机尾回采15.5m。垮落未形成飓风和冲击。 老顶初次来压（约31-63#架后范围）步距约为93m，未形成飓风和冲击。工作面初采阶段顶板安全、顺利垮落。
- 37. 三、水力压裂初次放顶应用实例神南矿区应用实例52015年
- 38. 三、水力压裂初次放顶应用实例压裂钻孔布置钻孔进尺总计： 435m（15个S孔） 360m（12个L孔） 94m（2个B孔） 84m（2个A孔） 合计973m
- 39. 三、水力压裂初次放顶应用实例现场施工照片
- 40. 三、水力压裂初次放顶应用实例总结-技术优势安全性高：避免爆破产生CO等有毒气体，回风系统不再设置警戒支架等工作面设备不再受爆破震动影响不影响回采：工作面安装后连续回采，不再停采放顶代替爆破，不再使用火工品，免去装药环节，工人劳动强度降低，顶板垮落呈现分层、分次、逐步垮落特点，提升顶板管理水平
- 41. 四、水力压裂巷道卸压应用实例工作面端头三角区控制针对强度高、整体性强、自稳能力强的难垮顶板，在工作面推进过程中，由于巷道支护和煤壁的支撑，位于工作面两个端头的悬顶面积往往较大，无法及时垮落。尤其是在回风巷工作面端头，一次性垮落顶板面积较大时，容易导致工作面上隅角出现临时性的瓦斯超限，影响工作面安全回采。 采用预裂爆破处理时，会导致局部CO积聚，还需采取防止瓦斯爆炸的措施，安全管理难度加大，不利于安全生产。
- 42. 四、水力压裂巷道卸压应用实例应用实例神南-红柳林煤矿（2015）
- 43. 四、水力压裂巷道卸压应用实例钻孔布置与参数
- 44. 晋城矿区-三角区顶板垮落特点 滞后支架约为1-4m，未垮落面积不超过16m2 采用水力压裂控制三角区顶板，未引起瓦斯超限 施工作业： 钻孔超前工作面施工 压裂作业超前工作面施工四、水力压裂巷道卸压应用实例红柳林-三角区顶板垮落特点 滞后支架约为10m，未垮落面积不超过50m2 消除三角区顶板垮落对支架产生的冲击
- 45. 四、水力压裂巷道卸压应用实例神东-布尔台煤矿应用实例
- 46. 四、水力压裂巷道卸压应用实例动压巷道水力压裂卸压初期，巷道受第1个工作面支承压力影响； 后期，随着第2个工作面的开采，巷道受第1个工作面和第2个工作面支承压力叠加影响，巷道变形剧烈。巷道受第1个工作面支承压力影响巷道受叠加支承压力影响
- 47. 四、水力压裂巷道卸压应用实例动压巷道卸压示意
- 48. 山西、河北等地 内蒙、陕西等地：伊泰、中煤压裂钻孔布置二次采动影响巷道四、水力压裂巷道卸压应用实例
- 49. 压裂效果 压裂后煤柱应力最大12MPa，垂直应力变化平稳，压裂有效削弱或转移了巷道围岩高应力; 非压裂段巷道变形量大，底鼓量达1.1m；压裂段巷道变形大幅减小，底鼓量降低60%。压裂后煤柱应力变化四、水力压裂巷道卸压应用实例
- 50. 四、水力压裂巷道卸压应用实例煤层顶底板情况顶、底板岩石名称厚度（m）岩性特征顶板粉砂岩48灰白色，成分以石英、长石为主，分选较好，泥质胶结，具水平层理，微斜层理，微含水，半坚硬。顶板砂质泥岩6.2灰黑色，灰色,泥质结构，平坦状断口，具滑面，具斜层理，夹粉砂岩薄层，坚硬，致密。顶板细粒砂岩17灰白色，成分以石英、长石为主，次棱角状，分选差，泥质胶结，微含水，半坚硬，夹中砂岩薄层。顶板砂质泥岩0.6灰黑色，灰色,泥质结构，平坦状断口，具滑面，具斜层理，夹粉砂岩薄层，坚硬，致密。直接底砂质泥岩12灰黑色，灰色,泥质结构，平坦状断口，具滑面，具斜层理，夹粉砂岩薄层，坚硬，致密。伊泰红庆河煤矿应用实例
- 51. 四、水力压裂巷道卸压应用实例效果压裂前煤柱应力压裂后煤柱应力
- 52. 四、水力压裂巷道卸压应用实例效果压裂前压裂后
- 53. 五、水力压裂技术成果序号名称专利类型专利号授权情况1岩体裂隙方向和倾角测量方法发明专利ZL200910078010.6已授权2煤岩体强度与变形模量原位测量方法发明专利ZL201010256751.1已授权3一种用于测试岩体应力的三向应力计的定向系统发明专利ZL201210014905.5已授权4煤矿巷道卸压水力压裂方法与装置发明专利201210096577.8 已授权5煤矿巷道卸压水力压裂装置实用新型ZL201220138442.9已授权6水压致裂测量注水管实用新型ZL201020157291.2已授权……………………… 专利
- 54. 五、水力压裂技术成果序号名称期刊1定向水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板试验 岩石力学与工程学报2受压脆性岩石Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹水力压裂研究煤炭学报3定向水力压裂工作面煤体应力监测及其演化规律煤炭学报4水力压裂起裂与扩展分析岩石力学与工程学报5水力压裂技术在锦界煤矿初次放顶中的应用煤矿开采…………… 文章
- 55. 五、水力压裂技术成果
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