地面水砂壓裂井預抽瓦斯技術在立井井筒揭煤中的應用

趙晉龍

（山西華陽集團新能股份有限公司，山西 陽泉 045000）

1 概 況

華陽新材料集團有限公司泊里煤礦井田位于山西省沁水煤田東部邊緣，行政區劃屬于山西省和順縣管轄，北部跨入昔陽縣境內。礦井井田總面積為107.579 km2，6、8、9號煤層為局部開采煤層，15號煤層為全區可采煤層，平均厚度為5.38 m。井田范圍內，共有煤炭資源量91 136萬t，可采儲量為47 114萬t，設計生產能力500萬t/a，礦井服務年限77.6 a。根據中煤科工集團重慶研究院有限公司2014年3月編制的該井田各煤層煤與瓦斯突出危險性評估報告（表1），評估報告結論為各煤層均具有煤與瓦斯突出危險性，因此泊里煤礦按照煤與瓦斯突出礦井設計。

表1 各煤層煤與瓦斯突出危險性評估報告參數統計Table 1 Parameter statistics of coal and gas outburst risk assessment report of each coal seam

泊里煤礦為預防井筒施工期間發生煤與瓦斯突出，杜絕揭煤期間瓦斯超限，加快井筒施工進度，決定在井筒旁施工地面預抽瓦斯井，對目標煤層進行水力加砂壓裂工藝改造，改善井筒預揭煤層應力集中狀態。

2 水砂壓裂機理及井筒布置

2.1 水砂壓裂機理

水砂壓裂技術就是依靠地面高壓泵，通過管匯及井眼向目的儲層擠壓注入具有較高粘度的壓裂液。當注入壓裂液的速度超過射孔段（一般為目的煤層）吸收能力時，注入壓力將超過破裂壓力，煤層將被壓開，形成破裂裂縫。此時，若繼續不停地向煤層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向煤層中遠井地帶擴張。

為了保持壓開的裂縫處于張開狀態，需繼續向煤層擠入帶有支撐劑（通常為石英砂）的攜砂液，攜砂液進入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續向前延伸，另一方面可以支撐已經壓開的裂縫，使其不閉合。……