陜煤集團(tuán)彬長礦業(yè)利用水力壓裂法防治沖擊地壓

本報(bào)訊 12月15日，隨著最后一臺壓裂泵車的停泵運(yùn)行，孟煤礦區(qū)防治沖擊地壓項(xiàng)目順利竣工，標(biāo)志著國內(nèi)首個(gè)地面水平井分段壓裂防治沖擊地壓項(xiàng)目成功實(shí)施。該項(xiàng)目是陜煤集團(tuán)彬長礦業(yè)公司年度重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，為行業(yè)區(qū)域防治沖擊地壓工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

現(xiàn)階段，國內(nèi)煤礦防治沖擊地壓方法主要為局部治理，且集中在井下，存在治理范圍小、作業(yè)環(huán)境受限、工作量重復(fù)頻率高、勞動強(qiáng)度高等問題。

在礦井災(zāi)害治理、接續(xù)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，今年5月，彬長礦業(yè)公司孟村煤礦與中煤科工集團(tuán)西安研究院、陜西省煤層氣開發(fā)利用公司、中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程公司井下作業(yè)分公司、中煤科工開采研究院開展技術(shù)研討，最終決定采用地面水平井分段壓裂技術(shù)，實(shí)施區(qū)域防治沖擊地壓工程。

據(jù)了解，水力壓裂法是目前開采天然氣、石油增產(chǎn)的主要形式。對開采天然氣來說，該技術(shù)要求用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁巖層，進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。近年來，煤炭行業(yè)開始引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，主要用于煤層氣增產(chǎn)方面，且施工規(guī)模相對較小。本次采用的地面水平井分段壓裂技術(shù)是在綜合考慮石油和煤炭行業(yè)的應(yīng)用情況后，結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境、礦井地層結(jié)構(gòu)、區(qū)域應(yīng)力分布等情況，提出的首個(gè)方案。

該項(xiàng)目共設(shè)計(jì)井眼3口（參數(shù)井1口、L型水平井2口），目標(biāo)層為距離煤層頂板較遠(yuǎn)的安定組底部，屬礦井中位關(guān)鍵層，井場開口位置距離目標(biāo)層600米、終孔位置距離開口1500米，施工難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高、困難較多。同時(shí)，該項(xiàng)目對整個(gè)回采工作面范圍內(nèi)的頂板進(jìn)行區(qū)域性弱化，影響面積達(dá)36萬平方米。

鉆井期間，該項(xiàng)目先后鉆遇第四系黃土、第三系紅土，白堊系華池組泥巖、洛河組砂礫巖、宜君組礫巖，侏羅系安定組砂巖，共計(jì)6個(gè)地層，跨越地質(zhì)時(shí)期約1.3億年；完成鉆探進(jìn)尺3700米，目標(biāo)砂巖層鉆遇率100%。

壓裂期間，該項(xiàng)目采用井上下聯(lián)合檢測方法，共布置監(jiān)測點(diǎn)50個(gè)；召開現(xiàn)場技術(shù)分析討論會10次，形成特色工作方法；攻關(guān)技術(shù)難點(diǎn)5處，分析各類監(jiān)測報(bào)告及報(bào)表200余份；壓裂31段、射孔84簇、消耗液量4萬立方米、消耗砂量1100立方米，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)7項(xiàng)。施工壓力10兆帕至23兆帕，排量每分鐘6立方米至11立方米，形成了最大縫長340米、縫高59米、影響寬度80米的裂縫狀態(tài)，超過設(shè)計(jì)參數(shù)值的110%。單段壓裂期間，井下微震能量平均增幅約8倍，頻次平均增幅約3.8倍；井下地音能量平均增幅約4.6倍，頻次平均增幅約2.7倍；地面監(jiān)測的目標(biāo)巖層破裂事件點(diǎn)數(shù)達(dá)388個(gè)。

相關(guān)人員表示，該項(xiàng)目的成功實(shí)施為礦區(qū)沖擊地壓防治提供了新思路，為國內(nèi)煤礦區(qū)域?yàn)?zāi)害治理提供了經(jīng)驗(yàn)。（伍增強(qiáng) 楊雪琴）