21111（1）顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度较低，为提高条带穿层钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，选择对该处采取水力压裂增透技术。为保证水力压裂工作安全有序进行，特编制本安全技术措施方案。
??????? 一、试验地点基本概况
??????? 1、试验地点概况
??????? 21111（1）顺槽底抽巷（-790m东翼胶带机大巷）为二水平运煤大巷，兼做21111（1）顺槽掩护巷。巷道断面形状为直墙半圆拱，巷道净宽×净高为：5500mm×4350mm。该巷道内共安排3台钻机正常施工，现第一台钻机在78组钻孔处向西施工，第二台钻机在123组钻孔处向东施工，第三台钻机在157组处向东施工，本次压裂方案设计2个压裂钻孔（钻孔间隔50m），2#、3#压裂孔自西向东布置，施工地点分别在130、135组穿层钻孔处，该段范围内87～123组、140～157组穿层钻孔已施工。
??????? 2、水力压裂地点煤层顶底板情况
??????? 11-2煤层老顶为粉细砂岩，厚度2.4～11.5/7.44m，浅灰白色，细粒结构，顶部颗粒较细，层内含白云母薄片及暗色矿物。
??????? 直接顶为11-3煤砂质泥岩，厚度0～5.3/3.32m，砂质泥岩:灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。11-3煤:黑色,碎块至粉末状，沥青光泽，暗煤。
??????? 11-2煤层直接底为泥岩11-1煤，0～9.08/4.52m，泥岩：灰色、局部深灰色，泥质结构，层内含较多植化碎片，薄层状，岩性较脆，易碎，岩芯局部完整，局部发育碳质泥岩。11-1煤:黑色,粉末状为主,暗煤。
??????? 老底细砂岩2.84～31.7/14.34m，细砂岩：浅灰色，块状，细粒，石英长石为主，硅钙质胶结，分选差，顶部与泥岩互为薄层状，水平层理，抗压强度为37.5Mpa。
??????? 21111（1）顺槽底抽巷布置于细砂岩下的中砂岩层下部，巷道顶板为中砂岩。中砂岩7.44～27.18/15.52m，灰白色，中粒结构，含少量粗粒成分，层理不明显，层内含少量暗色矿物，钙质胶结，顶底部发育有裂隙，岩性坚硬致密。
??????? 附图1：综合柱状图。
??????? 3、瓦斯地质情况
??????? 瓦斯含量：该区段所掘地段11-2煤层自然瓦斯含量为3.1～8.0m?/t。该区段11-2煤层底板标高为-759.1～-715.2m，根据“集技[2009]304号”文规定：该区段属于突出危险区；瓦斯压力：根据11-2煤层瓦斯地质图，预计该区段瓦斯压力为1.5～2.5Mpa。试验处实测瓦斯含量1.5Mpa，140组处实测瓦斯含量6.64m?/t。
??????? 4、通风情况
??????? 21111（1）顺槽底抽巷为全负压通风巷道，风量为1400m?/min。
??????? 通风路线：
??????? 第二副井→-790m1#轨道石门→-790m东翼轨道大巷→21111（1）顺槽底抽巷→水力压裂钻孔施工地点→-790m东翼胶带机大巷回风斜巷→东二11槽轨道下山→东二回风上山→东风井
??????? 附图2：21111（1）顺槽底抽巷水力压裂通风、监测、避灾警戒系统示意图
??????? 5、抽采系统
??????? 抽采路线：地面抽采泵站2BEY-72→瓦斯抽采孔（Φ630mm）→-630m回风大巷（Φ630mm）→-530-790m东翼暗副斜井（Φ630mm）→21111（1）顺槽底抽巷（Φ273mm）
??????? 二、水力压裂设备选型安装及相关设备材料
??????? 1、压裂泵选型
??????? 水力压裂设备选型为南井六合煤矿机械有限公司生产的BRW/200-56型乳化泵，额定压力56MPa，额定流量200L/min。
??????? 2、相关设备材料
??????? 高压水力压裂系统由压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。
??????? 3、高压系统安装
??????? 水力压裂泵安设在试验地点向东100m处，井下供水管连接至高压注水泵水箱进水口，通过压裂泵加压后，用Φ25mm高压胶管，连接到压裂钻孔的高压封孔管上，将高压水流输送至钻孔内，压裂孔孔口处的高压封孔管上必须安设高压闸门、卸压阀等。
??????? 附图3：21111（1）顺槽底抽巷水力压裂系统安装示意图
??????? 三、水力压裂实施方案
??????? （一）水力压裂原理
??????? 水力压裂技术主要机理：通过高压快速驱动水流，在短时间将大量的水挤入煤层微裂隙，微裂缝扩宽伸展后，使煤层发生碎裂，产生网状结构的次生裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。同时高压水进入煤层微裂隙，置换部分煤层吸附瓦斯。
??????? （二）水力压裂工艺流程
??????? 1、水力压裂工作工艺流程
??????? 压裂设备安装→压裂钻孔设计与施工→测定煤层原始瓦斯含量及水份→压裂钻孔封孔→水力压裂→压裂效果检验→施工抽采钻孔→数据分析
??????? 2、各工序工作标准及要求
??????? （1）压裂设备安装
??????? 机电运输管理一科负责提供水力压裂设备供电设计；勘探处根据设计要求安装好高压注水泵、高压水管路系统，根据设计要求安装供电系统，信息工区安装远程电视监测系统；机电修配中心负责设备调试工作。所有系统安装、调试完成，经机电运输管理一科等单位验收合格后，方可开始水力压裂。
??????? （2）压裂钻孔设计与施工
??????? 压裂钻孔选择在21111（1）顺槽底抽巷8W19点向东6.6m、43.4m分别施工2#、3#孔，采用ZDY-3200S型钻机配Φ113mm金刚石复合片钻头施工，第一次施工至煤层底板法距2m位置，退出钻杆后，下一根2m注浆管进行注浆封堵裂隙，使用普通水泥，压力不小于4MPa，凝固48小时后，利用Φ94mm钻头进行透孔，钻孔终孔止于距11-2煤层顶板0.5米处，钻孔必须严格按照设计参数进行施工，在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见各煤层时的长度，钻孔在煤层中的长度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。
??????? 附表1：钻孔施工情况记录表
??????? 附图4：水力压裂钻孔设计图
??????? （3）测定煤层原始瓦斯含量及水份
??????? 压裂钻孔施工期间，通防一科安排防突实验室人员做好瓦斯含量测定准备工作，钻孔见煤后，用DGC瓦斯含量快速测定仪测定煤层原始瓦斯含量，并收集煤样进行煤层水份测定，并做好相关记录。
??????? （4）压裂钻孔封孔
??????? 钻孔封孔采用“一堵多注、带压注浆”方式进行封孔。
??????? ①?孔内全程下入Φ25mm内径压裂管至孔底，压裂管每根长1m，采用特制接头连接。实管下至见煤点后0.5m位置，其余见煤段为高压筛管（最上段筛管带堵头，且筛管采用纱布包裹）。
??????? ②?压裂钻孔孔口段10m送入Φ25mm内径的超高压无缝纲管，抗压能力不小于50MP。每根无缝钢管长2m，采用特制接头连接；
??????? ③?压裂管外露孔口不小于400mm，孔外的一根无缝钢管尾端焊接Φ25mm高压直通快速接头，确保能正常与两根Φ19mm内径高压缠绕钢编管连接。为确保钢管不从孔内向下滑，还需在最后一根钢管孔外段加工支撑块。
??????? ④?钻孔孔内下4分注浆管、返浆管，其中返浆管下至见煤位置，注浆管超过孔口封堵段长度0.3m。
??????? ⑤?孔口封堵段使用采用聚氨酯加棉纱进行封堵固定。封堵长度不小于2m、同时在孔口打入木塞加固。
??????? ⑥?聚氨酯固孔结束后，利用注浆泵进行带压注浆，用普通水泥、白水泥对进行封堵，水灰比为0.7:1，普通水泥和白水泥比例为3：1，根据实际情况采用多次带压注浆进行封孔，注浆压力不得小于4Mpa。
??????? ⑦?注浆结束待水泥浆沉降后，通过返浆管再次向孔内进行注浆，直至压裂管返浆，反复进行2～3次。压裂孔注浆凝固至进入11-2煤层0.5m处。
??????? 附图5：水力压裂钻孔封孔示意图
??????? （5）水力压裂过程
??????? ①压裂试验数据监测
??????? 试验中采用远距离操作。
??????? 为精确计算并实施监测孔内压力变化，试验中要记录压裂泵处监测到的泵注压力，并设计在压裂孔孔口安装压力传感器，实现孔内压力变化的远距离精确监测（压力传感器数据记录表见附表2）。
