L型鉆井試驗項目方案

1、焦煤集團屯蘭礦12408工作面“ L”地面煤層氣井抽采試驗方案山西藍焰煤層氣工程研究有限責任公司2015 年 3 月1 前言1 前言1.1 項目背景山西焦煤集團屯蘭礦具有工作面瓦斯治理難度高、治理壓力大的困惑，地面煤層氣井能緩解煤 礦的瓦斯治理壓力；經(jīng)過“十一五”國家科技重大專項對采動影響區(qū)井試驗的摸索及“十二五”重 大專項前期研究成果，基本達到了利用采動影響區(qū)地面井治理采煤工作面上隅角瓦斯超限問題的目 的?？紤]到煤層氣采動井直井地面抽采瓦斯范圍有限，覆蓋的采動區(qū)范圍較小，為此有必要考慮在 豎直地面井的基礎(chǔ)上加一段水平孔，形成“ L”地面井煤層氣抽采方式， 通過合理的優(yōu)化布置，對“ L”采動影

2、響區(qū)地面井進行研究。針對當前屯蘭礦工作面瓦斯治理難度大和地面垂直預(yù)抽井不能短期解決工作面瓦斯大的現(xiàn)狀， 研究試驗“ L”型井鉆井工藝和瓦斯抽采技術(shù)，解決工作面上的瓦斯問題是必要的。通過合理的優(yōu)化 布置，對“L型采動影響區(qū)地面井進行研究。以實現(xiàn)覆蓋范圍廣、抽采瓦斯效果優(yōu)的目的，在豎直采 動影響區(qū)井的成功試驗的基礎(chǔ)上，將取得較好的安全效益和經(jīng)濟效益。1.2 方案編制依據(jù)本方案編制依據(jù)：1)2)3)4)5)屯蘭礦煤層氣抽采數(shù)據(jù)及 2# 煤層底板等高線圖。 屯蘭礦區(qū)域地形圖( 1： 10000)。屯蘭礦 12408 工作面掘進地質(zhì)圖。 屯蘭礦 12408 工作面掘進地質(zhì)說明。 屯蘭礦采掘平面圖。2地質(zhì)

3、概況2.1地層2-1 ）。自西山煤田位于呂梁一太行斷塊、五臺山塊隆的古交掀斜地塊，地層岀露較齊全(見表西向東，由西北向東南地層由老到新依次分布，太古界變質(zhì)巖分布于西山煤田的西部及西北部；上元古界長城系霍山砂巖不整合覆蓋其上；寒武奧陶系碳酸鹽巖構(gòu)成煤田基底；石炭二疊系平行不整合于奧陶系灰?guī)r剝蝕面之上；三疊系分布于煤田的中南部；第三系、第四系多分布于丘陵地區(qū)及近代溝谷中。表2-1區(qū)域地層簡表界系統(tǒng)組段代號厚度(m)出露面積(Km2)新生界(Kz)第四系全新統(tǒng)Q4Q2+3N2T2er0-4551.28中上更新統(tǒng)馬離組10-112276.11上第三系上新統(tǒng)保德組JO-7225.76中生界(Mz)三疊系

4、中統(tǒng)二馬營組>325下統(tǒng)和尚溝組Tih120-155劉家溝組Til432-50021.78古生界(Pz)二疊系上統(tǒng)石千峰組P2Sh102-165.7173.65上石盒 子組上段P2S2119-247下段P2S1105-296下統(tǒng)下石盒 子組上段Pix222-67下段Pix'22-84山西組Pis20.9-85石炭系上統(tǒng)太原組C3t58.26-136中統(tǒng)本溪組C2b O2f28.5-55奧陶系中統(tǒng)峰峰組二段16-7045.69一段O2f157-92上馬家 溝組三段O2S353-85二段O2s299-170一段O2S147-85下馬家 溝組三段O2X332-68二段O2X236.5-

5、74一段O2X153-69下統(tǒng)亮甲山組O1I27.3-131.6813.31冶里組O1V14.6-102寒武系上統(tǒng)鳳山組 3f40-6014.50長山組 3C5-10崮山組 3g6-26中統(tǒng)張夏組 2Z56-140徐莊組2x Zsh1Zch11 Ar20-53.5上兀古界(Pt)震旦系長城系霍山群20-403.65>384太古界Ar呂梁山群1>150017.052.2 構(gòu)造根據(jù)斷塊學說，西山煤田位于我國華北斷塊呂梁太行斷塊、五臺山塊隆的古交掀斜地塊，煤田西部邊緣為狐堰山山字型褶皺帶（見圖 2-1 ）。古交掀斜地塊以古交為中心，地塊內(nèi)地層展布南新北老，總體上由東、北、西三面向內(nèi)緩傾斜

6、，向SSW傾伏的不對稱向斜構(gòu)造。石千峰一帶岀露三疊系下統(tǒng)，產(chǎn)狀平緩，傾角一般小于 10°；西山中部及清徐、交城北部的地層以石炭二疊系為主，地層產(chǎn)狀均較平緩；煤田北部及汾河河谷廣泛出露奧陶系、寒武系，地層產(chǎn)狀平緩。局部地段顯示些規(guī)模不大的斷裂及褶皺，構(gòu)造線方向大多呈NE向或NEE向（如古交、王封一帶），少數(shù)呈近東西向或近南北向小型寬緩褶皺。東部受新華夏系控制，西部以經(jīng)向構(gòu)造為主。主要褶皺：西部有馬蘭向斜和東社向斜，中部有石千峰向斜，受NW向的土堂斷層、西銘斷層和NNE向的晉祠斷層及 NE向的清交大斷裂控制，煤田內(nèi)部以NE或NEE向地層為主，且多呈地壘形式岀現(xiàn)。狐堰山山字型褶皺帶位于五臺

7、山塊隆西南緣，其西側(cè)以白家灘斷裂與呂梁山塊隆相鄰。向西凸岀的前弧與其兩側(cè)向東凸岀的反射弧呈南北向展布，延長約60km,脊柱在狐堰山主峰一睦聯(lián)坡之間,前弧由一系列弧形褶皺和逆沖斷層所構(gòu)成，卷入的地層有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系。北側(cè)反射弧主要由白家灘逆斷層和兩側(cè)的向斜以及營立西褶皺群、營立斷層組成，白家灘逆斷 層為向東凸岀的弧形斷層；南側(cè)反射弧主要由西社斷裂和價家山向斜構(gòu)成，二者均呈向東凸岀的弧 形，向斜的西翼陡，東翼緩，斷裂西盤向東逆沖。山字型脊柱部分由一系列東西向短軸褶皺組成。這些褶皺中的背斜多被偏堿性二長巖所占據(jù)。前弧頂部的背斜也控制了一些二長巖體的分布。該山字型褶皺是由南北向構(gòu)造帶在

8、不均衡的東西向擠壓作用下形成的。1、向斜 2、背斜 3、正斷層 4、逆斷層 5、平移斷層 6、推斷斷層 7、上升泉、下降泉8、火成巖圖 2-1西山煤田構(gòu)造略圖2.3 煤系發(fā)育狀況含煤系數(shù)為含煤地層為太原組和山西組，山西組厚度為24.67-64.37m ，平均厚度為 44.54m ，02 、 2、 8、13.99%，太原組厚度為 81.51-125.22m ，平均厚度為 104.80m ，含煤系數(shù) 7.5%。井田內(nèi)可采煤層共 10 層，依次為 02 、 03、 2、 3、 4、 6、 7、 8、 9、 10 號煤層，其中9 號煤層為主要可采煤層，穩(wěn)定可采，03、 6 號煤層為較穩(wěn)定可采煤層，其余

9、為不穩(wěn)定煤層氣。目前礦井的主采煤層氣為 2#和 8#煤，具體見下表：含煤地層煤層編號煤層厚度（m）020-2.320.74030.06-1.130.600.28-1.13053"-1.47-5.223170.15-1.850.150.05-3.541.240.10-2.400.608a100.10-1.911.940.45-1.080.821.15-5.183.450.10-1.300.590.43-2.881.652.10-1.400.59煤層間距（m7.032.953.780.717.125.2421.8823.5817.570.7113.203.981.331.391.401.

10、361.361.421.421.401.341.331.381.381.37容重t/m3穩(wěn)定性較穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定2.4水文地質(zhì)特征本區(qū)受水動力條件、埋藏條件以及水化學條件的控制，地下水補給條件較差，屬于徑流封閉區(qū)， 巖溶水總體上由西北至東南流經(jīng)本區(qū)。奧陶系巖溶水主要賦存于峰峰組上段和上馬家溝組中上段。 峰峰組大部不含水；上馬家溝組富水性弱-中等；下馬家溝組富水性極弱。本區(qū)隔水巖柱總體上為北高南低，東高西低，隨著煤層埋深的增加，隔水巖柱的厚度有不斷加 厚的趨勢，但很不均勻，局部地段由于構(gòu)造的作用影響，其厚度變化較為突岀。本區(qū)岀露山西組頂部及其以

11、上地層，其余深埋地下，構(gòu)造十分發(fā)育，主要構(gòu)造線方向為NE且成組多呈地壘形式。地層形態(tài)為一由NNE向SSW傾伏的波浪狀單斜構(gòu)造，目前斷層、陷落柱導(dǎo)水性較差，但隨著采深的增加，受水壓力、隔水層厚度以及采動等因素的影響，其導(dǎo)水性將會有所改善。本區(qū)地層中構(gòu)造發(fā)育，有陷落柱、斷層存在，為奧灰?guī)r溶形成的塌陷所致，對煤層氣開發(fā)布井 有較大影響。因此，在煤層氣開發(fā)時，應(yīng)對斷層、陷落柱的分布進行研究。3 “L型井設(shè)計方案3.1選區(qū)原則1) 地面情況：選擇地形緩且交通便利的位置施工，便于施工，投運，集輸及利用。L”型井布置位于南2) 煤炭采掘銜接：通過和礦方溝通，結(jié)合礦方采掘銜接計劃，“四盤區(qū)12408工作面，靠

12、近采區(qū)回風巷一側(cè)，瓦斯抽采層位為2#煤層頂板冒落帶中，解決礦方巷道采掘工程中的瓦斯問題效果較好。3) 地質(zhì)方面:(1) 構(gòu)造方面：對于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層及陷落柱發(fā)育的地區(qū)，水平段布置時應(yīng)盡量避免或減少構(gòu)造對其影響。(2) 布置在瓦斯富集區(qū)。(3) 水平段應(yīng)垂直主裂隙方向，或者同主裂隙大角度斜交方向，使水平井的生產(chǎn)影響范圍最大。4) 水平段與平面有一定的交角，利于鉆井施工。12408工作面布置 “ L”型井1 口。5) 井場位置盡量靠近已施工的鉆孔，以便后期供電及管網(wǎng)建設(shè)，節(jié)省投資。根據(jù)屯蘭礦礦方要求，結(jié)合以上原則，在屯蘭礦南四盤區(qū)3.2井位布置為了降低井下抽采的成本，減輕瓦斯對煤礦生產(chǎn)的危害，

13、同時結(jié)合屯蘭礦井下煤礦采掘規(guī)劃需 要，綜合考慮各方面因素初步于屯蘭礦南四盤區(qū)12408工作面布置“ L”型井1 口。設(shè)計井位如下所示：12408工作面井下位于南四盤區(qū)，南接12412工作面，西北為 12406、12402采空區(qū)，東北為大川河煤礦。工作面南北走向，長度約956米。工作面內(nèi)未進行預(yù)抽。工作面整體為單斜構(gòu)造，向南西傾斜,煤層傾角3° 5 °，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對復(fù)雜，工作面穿過落差為6-18米斷層，對掘進施工影響較大，同時可能會存在伴生斷層影響，巷道可能岀現(xiàn)裂隙增多現(xiàn)象?！癓型”采動井布置過程中要靠近回風巷一側(cè)；同時盡量減小陷落柱和正斷層對鉆井的影響，所以擬在圖示位置

14、布置工程井，沿采面 方向延伸，投影長度約776米。圖3-112408工作面 XST-L-01平面布置圖圖3-2 12408 工作面 XST-L-01井上下對照圖表3-1設(shè)計井位基本數(shù)據(jù)井號XST-L-01井另y“L型”井井位山西西山屯蘭礦區(qū)完井層位2#煤層頂板上約40m設(shè)計井深938.65m設(shè)計垂深237.3m設(shè)計水平閉合方位358°井口 坐標X： 4195138海 拔地 面1120Y:37599848著陸點坐 標X: 4195273靶點坐標X: 4195902丫：Y:鉆進方式含固相聚合物水基鉆井液完井方式裸眼完井鉆井目的治理、開發(fā)利用12408工作面瓦斯，降低采掘工作面的瓦斯含量。

15、完井依據(jù)水平段鉆至2號煤層頂板40m，水平延伸630m，達到煤層氣鉆井工程作業(yè)規(guī)程、 鉆井井場、設(shè)備、作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程的規(guī)疋。25-60m。3.3井眼軌跡設(shè)計井號位置坐標造斜率 ° /30m造斜點m水平段 井斜。井深mX丫HXST-L-01井口4195138375998481120著陸點4195273893.711.5477.3289938.65靶點4195902882.7表3-2設(shè)計井身軌跡基本數(shù)據(jù)根據(jù)試驗地質(zhì)條件，結(jié)合目前水平井鉆井技術(shù)、設(shè)備及工具能力，采用單弧剖面”（直-增-水平）三段制剖面形式，如下圖所示。該剖面相對簡單，工具選擇方便，施工易于控制；三段制剖面 彎曲（高造斜率

16、段）井段相對較短，利于降低管柱下入摩阻，確保套管能夠安全順利下入彎曲段， 利于鉆井成本控制，確定造斜率為715°30m，水平段距煤層垂直距離為圖3-3 XST-L-01井井眼軌跡剖面示意圖3.4 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計“L型”井采用三開井身構(gòu)，目的層水平段采用裸眼完井的方式。具體井身結(jié)構(gòu)如下所述：（1） 一開采用 444.5mm牙輪鉆頭，鉆穿基巖風化帶10m后，預(yù)計井深 40.00m （以實鉆地層為準），下 377.7mm鋼級J55表層套管，封固地表疏松層。下入深度約40m，注水泥全封固。（2） 二開采用 311.1mm鉆頭鉆進至煤層頂板50米，下入 244.5mm鋼級J55技術(shù)套管，固 井注

17、水泥返至地面。（3） 三開采用 215.9mm的鉆頭進行鉆進，從增斜段到水平段鉆至靶點并延伸，完鉆。圖3-4 “L型井井身結(jié)構(gòu)示意圖3.5 井身質(zhì)量要求1）鉆井施工作業(yè)按煤層氣鉆井作業(yè)規(guī)范執(zhí)行，鉆井工程質(zhì)量達到煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗收評級標準中的優(yōu)良級別，井深以轉(zhuǎn)盤面為基準，校核鉆具實長為準；每鉆進100 m應(yīng)校核鉆具長度。水平井全井井眼軌跡控制的井斜角、全角變化率、井底LWD 隨鉆測井儀器，測定井2）斜井段鉆井眼軌跡要求平滑，水平段井眼軌跡位于要求的靶區(qū)內(nèi)。 質(zhì)量以 LWD 數(shù)據(jù)為考核依據(jù)。3）完鉆后井隊工程師必須將全井（不超過10m 一個點）水平位移等數(shù)據(jù)齊全、正確地填寫在井史上。4）為了準

18、確確定井眼在煤層中的相對位置，鉆孔施工單位要使用眼與煤層頂?shù)装寮皧A矸的空間關(guān)系，為隨后的壓裂設(shè)計提供依據(jù)。3.6 鉆井液設(shè)計“L 型”井水平段為生產(chǎn)層位，需要進行儲層保護，鉆井液體系須既可以實現(xiàn)安全鉆井的需要， 又可以實現(xiàn)儲層的最有效保護。本井鉆井液以穩(wěn)定井壁和保證施工安全，通過K和NH4+的晶格固定和離子交換作用來抑制泥頁5ml。巖吸水水化膨脹，穩(wěn)定井壁。直井段選用鉀銨基聚合物鉆井液，造斜段至著陸點采用鉀基聚合物鉆 井液，提高鉆井液密度，并通過封堵劑封堵地層的層理裂隙，有效防止地層垮塌，水平段采用鉀銨 基鉆井液體系，提高鉆井液的穩(wěn)定性，嚴格控制鉆井液濾失量W3.7 錄井要求鉆探過程中嚴格按照

19、有關(guān)標準和設(shè)計進行錄井作業(yè)，具體包括：巖屑錄井、鉆時錄井、簡易水 文觀測、循環(huán)觀察等。包，含煤地層12m撈取1包，目的層井段每 1m撈取1包。現(xiàn)場整 1:500 的隨鉆剖面，對地層做出初步的判定和劃分。1 ）巖屑錄井非含煤地層24m撈取 理、匯總巖屑錄井表，并繪制1m 記錄 1 個鉆時點。以便于判斷煤層埋深、厚度和確定夾矸位置。2）鉆時錄井 鉆時錄井從見基巖開始每3）簡易水文觀測1h記錄一次鉆井液消耗量，不足1h但大于全井鉆進過程中均應(yīng)做好簡易水文觀測記錄工作。 每鉆進 2h 記錄一次鉆井液消耗量；進入山西組后每30min 時也應(yīng)觀察鉆井液消耗量。4）循環(huán)觀察 鉆遇目的層異常時，立即停鉆，循環(huán)

20、觀察，加密測量鉆液密度、粘度，觀察氣顯示情況、鉆井液池面和體積變化。3.8固井設(shè)計G級石油水泥，水泥1) 一開結(jié)束后，下入表層套管，固井封固地表松散層，固井使用返高至地面。2) 二開結(jié)束后，下入技術(shù)套管，固井封固地層，固井使用G級石油水泥，水泥返高至地面。設(shè)計套管指標如表3-4所示:表3-4套管設(shè)計套管類別井徑 (mm)井深(m)套管規(guī)格(mm)鋼級壁厚(mm)水泥 等級水泥漿 返高表層套管444.5進入穩(wěn)定基巖510m377.7J55/G級地面技術(shù)套管311.15下至2#煤層頂板60m244.5J558.94G級地面3.9固井注水泥漿技術(shù)要求表層套管固井使用G級油井水泥，水泥漿平均密度1.8

21、5g/cm3，固井水泥漿返至地面。固井結(jié)束侯凝24詬，試壓6MPa, 30min內(nèi)壓降小于0.5MPa，視為合格。技術(shù)套管固井使用G級油井水泥，水泥漿密度1.61.8g/cm3，固井水泥漿返至地面。固井結(jié)束侯凝 48h試壓，試壓12MPa, 30min內(nèi)壓降小于0.5MPa,視為合格。技術(shù)要求見表3-5 0表3-5固井注水泥漿技術(shù)要求套管水泥 規(guī)格水泥漿密度(g/cm3)水泥返高試壓(MPa)30min壓降 (MP a)備注表層套管G級1.85 ±).03至地面6<0.5技術(shù)套管G級1.6-1.8至地面12<0.53.10安全要求1、2、裝備。3、施工單位應(yīng)對參與施工的人

22、員、設(shè)備作好充分準備，精心組織施工，保證施工安全； 現(xiàn)場施工人員必須戴安全帽、穿防靜電工作服、穿特制的勞保鞋、戴手套等安全生產(chǎn)的防護進岀井場道路要能容納大型車輛進岀，滿足特殊情形下人員的及時疏散和救援人員及車輛的 及時到位；4、井場及道路的維護工作要及時和有效，在道路岀現(xiàn)堵塞和雨雪因素無法正常使用時，道路維 護單位要迅速進行強修，保證車輛的正常通行。5、安全存儲和放置可燃物和易燃物。鉆臺上下及井口周圍不得堆放易燃易爆物品及其它雜物。6、 井場儲存和使用易燃易爆物品的管理應(yīng)符合國家有關(guān)危險化學品管理的規(guī)定；在施工過程中, 對易燃易爆物質(zhì)的泄漏或外溢物應(yīng)迅速處理。7、嚴禁攜帶煙草和點火物品進入井場

23、、站場，嚴禁吸煙。8、煤層氣井鉆井施工應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定安裝井控裝置，防止煤層氣井施工過程中出現(xiàn)井噴、 井涌，作好施工安全工作。9、開鉆前檢查、一開鉆進、二開鉆進、接單根、起下鉆、換鉆頭、鉆水泥塞、煤層鉆進等應(yīng)符 合現(xiàn)行標準關(guān)于常規(guī)鉆進的安全技術(shù)要求。10、其余未盡事宜，參照藍焰煤層氣公司煤層氣鉆井安全規(guī)程執(zhí)行。4地面抽采系統(tǒng)設(shè)計4.1地面煤層氣抽采管路管徑的確定根據(jù)十二五”期間采動區(qū)地面鉆井抽采數(shù)據(jù)并結(jié)合以往經(jīng)驗，地面煤層氣抽采管的管徑按單井最大混合流量 22m3/min進行管路計算。管徑計算按以下公式d= 0.1457(Q/V) 0.5由此得:d=0.185(m)，故本設(shè)計地面抽采管路選用D2

24、00X7型的無縫鋼管。518 V DC;供水異常(斷電)信號：0.57 mA ;68;防爆型式：礦用本質(zhì)安全型；防爆標志：Exib4.2地面煤層氣抽采設(shè)備的選型(5) GT-L (A)型開停傳感器：電源電壓:連續(xù)工作；輸岀信號：1/5mA DC、05V924V DC ;工作方式：鎖固吊掛于被測電纜上、 DC ; i5mA DC、無電位觸點；顯示方式：綠色燈為序號名稱型號(建議)單位數(shù)量說明1避雷針ZG-09套1高 >15m2防爆軸流通風機BT35-11N o2.8臺2保證泵房通風質(zhì)量3礦用風電瓦斯閉鎖裝置FDZB-1套1管道瓦斯?jié)舛鹊陀?30%斷電 停抽4供水傳感器KGL臺1具有報警功能

25、5開停傳感器GT-L (A)臺1具有報警功能6瓦斯高濃度傳感器GJG100H(C)臺1瓦斯?jié)舛?0 %，報警7環(huán)境濃度傳感器KG9701A臺3具有報警功能8水封泄爆器FBQ-1臺29煤礦抽放瓦斯防回火裝置FHQ-0臺2排聯(lián)管直徑150mm，檢驗壓力 300kPa10全量程甲烷檢測報警儀CJB100A1表4-1安全監(jiān)控及控制設(shè)備根據(jù)地面煤層試驗的效果及目的，主要需要購置五類設(shè)備：安全監(jiān)控及控制設(shè)備、抽采基礎(chǔ)設(shè) 備、抽采數(shù)據(jù)采集設(shè)備、消防設(shè)備及電源動力輔助設(shè)備。1)安全監(jiān)控及控制設(shè)備(1) ZG-09型直桿避雷針：防止雨季雷電損壞井場設(shè)備及引起安全問題。設(shè)備參數(shù)：雷電通流流量(In)： 300(k

26、A);接地電阻要求： 10C；抗風強度：40m/s自身高度(h)： 15m(2) BT35-11NO2.8型防爆軸流通風機：在使用較為密閉泵房的情況下，軸流通風機能保證泵房的通風質(zhì)量。設(shè)備參數(shù)：全壓：30Pa；功率：0.12kW ;風量：552m3/h。(3) FDZB-1礦用風電甲烷閉鎖裝置：管道瓦斯?jié)舛鹊陀谝欢ㄖ禃r斷電停抽，其主要參數(shù)：防爆標志：Exdib I;電源：AC 660V/380V ;開關(guān)量輸入信號制式：觸點式、電流型0mA/5mA ;檢測誤差： 0.5%傳輸速率：600bps。(4) KGL型供水傳感器：當水封泄爆器的水過低時，供水傳感器報警，提示加水。適用管徑：15160 m

27、m ；工作范圍：140 m3/h ；輸入電壓：(適用水壓：0.150.4 MPa；水介質(zhì) PH值：I。電源指示、紅色燈指示開停；真空泵異常停止工作時報警；防爆型式：礦用本質(zhì)安全型；防爆標志:Exib Io(6) GJG100H型瓦斯高濃度傳感器：當瓦斯?jié)舛鹊陀诩淄?；測量范圍： 0.00%CH 4100%CH 4;基本測量誤差：相對誤差 作電壓：9V.DC24V.DC ;瓦斯?jié)舛萔 30%時報警；防爆型式：I；(7) KG9701A 型環(huán)境濃度傳感器：環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛龋?不可少的測量儀器。測量范圍：0 4.00 % CH4 ;分辨率：1.00%CH 4<± 0.10%CHI

28、1.00 3.00%CH 4 真值的 ±0% ； 3.00 4.00%CH 4 間歇式聲光報警，> 85dB(聲強)，能見度>20m (光強)；報警點范圍：斷電點范圍：0.402.00%連續(xù)可調(diào)；整機工作電壓： 防爆標志：(8)水封泄爆器(FBQ-1 ):防爆筒高度：300 mm ;進、岀管口直徑： 200 mm ;防爆器高度：2)抽采基礎(chǔ)設(shè)備Exib Io30%時，進行報警。測量介質(zhì)：空氣、< 5%;檢測速度：< 30s整機工 礦用本質(zhì)安全型；防爆標志：Exib是煤礦預(yù)防瓦斯突岀和瓦斯爆炸必0.01%CH4 ;)測量精度：0.00<± 0.3

29、0%CH報警方式:0.402.50%連續(xù)可調(diào)；+9+24V DC;防爆型式：礦用本質(zhì)安全型；1150 mm ;防爆筒直徑：800 mm ;防爆管口直徑:1420 mm ;防爆器寬度：1050mm ；120A o表4-2 抽采基礎(chǔ)設(shè)備序號名稱型號(建議)單位數(shù)量1礦用隔爆型真空電磁起動器QBZ2-120/660(380 )臺12潛水泵/臺13無刷交流同步發(fā)電機YTW-120-4臺24交流柴油發(fā)電機組HX120 GF臺25水環(huán)真空泵2BE1253臺16隔爆型三相異步電動機Y315M-8臺17氣水分離器/1危險濃度范圍的甲烷不能點火只能放空，否則會發(fā)生事故。因此甲烷濃度的實時監(jiān)測對于工作面通 風安全

30、和地面抽岀氣體處理方式方面有重要的指導(dǎo)意義。(2 )氧氣濃度氧氣濃度實時監(jiān)測的主要意義在于可以隨時監(jiān)控采空區(qū)煤層氣的抽采是否會造成臨近工作面新 鮮風流的入侵。這主要是因為地面抽采系統(tǒng)運行時，會在采空區(qū)內(nèi)鉆井附近產(chǎn)生低壓區(qū)，可能造成 臨近回采工作面的新鮮風流向采空區(qū)內(nèi)部入侵，新鮮風流入侵可能造成兩方面的不良影響，一方面, 會導(dǎo)致臨近工作面新鮮風流不足，對井下生產(chǎn)造成影響；另一方面，會促進采空區(qū)內(nèi)遺煤的緩慢氧 化，造成采空區(qū)內(nèi)部溫度緩慢升高，如果得不到有效控制，容易使遺煤發(fā)生自燃。(3) 一氧化碳濃度一氧化碳濃度監(jiān)測主要是監(jiān)控采動區(qū)內(nèi)部遺煤是否發(fā)生自燃發(fā)火。這主要是因為采空區(qū)內(nèi)遺煤 發(fā)生自燃時，由

31、于大部分為不完全燃燒，會產(chǎn)生大量的一氧化碳氣體，使得采空區(qū)內(nèi)一氧化碳氣體 濃度迅速上升。(4 )抽采負壓和流量除了甲烷濃度，反映抽采難易程度和強度的抽采負壓和流量也是衡量工作面與鉆孔連通性的重 要參數(shù)。因此在抽采過程中必須嚴密監(jiān)測。抽采中負壓值自然變小、排量自然增加，是工作面連通 性變好的提示，也是工作面漏風量增加的提示。這時必須綜合甲烷濃度的變化調(diào)整抽采強度。(5 )氣體溫度如果采空區(qū)內(nèi)遺煤發(fā)生氧化反應(yīng)或者已經(jīng)自燃，變化最明顯的參數(shù)就是溫度，因此，進行氣體 溫度的監(jiān)測意義重大。表4-3數(shù)據(jù)米集設(shè)備序號名稱建議型號單位數(shù)量說明1瓦斯抽放多參數(shù)傳感器GD套21用1備2U型壓差計臺1自動監(jiān)測失效時

32、 進行人工監(jiān)測3光干涉甲烷濃度便攜式測 定儀(帶負壓取樣器)臺14礦用氧氣傳感器GYH25臺1監(jiān)測氧氣濃度_ GD4瓦斯抽放多參數(shù)傳感器：根據(jù)需要監(jiān)測抽采氣甲烷成分以及抽采負壓和排量的需要，設(shè)計采用GD4型瓦斯抽放多參數(shù)監(jiān)測傳感器。GD4型瓦斯抽放多參數(shù)傳感器采用四位數(shù)碼管顯示監(jiān)測參數(shù)和流量計算值；發(fā)光管指示傳感器工作狀態(tài)，可以設(shè)定流量系數(shù)、參數(shù)量程等。同時還具有瓦 斯純流量、瓦斯?jié)舛取⒐艿镭搲盒盘栞攲绻δ?，輸岀信號可接入礦用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。傳感器紅外遙控調(diào)校靈活、可靠。性能參數(shù)：甲烷濃度：4100% ；負壓：0100kPa；壓差：05kPa；溫度：050C ;信號輸岀：200-1000HZ ;

33、負載：0400 Q;反應(yīng)時間不大于 30s；工作電流：不大于 180mA ； 供電電壓：9V24V本安DC電源；最大輸入電壓：18.5V ;最大輸入電流：360mA ;取樣方式：負壓和差壓適用于孔扳取樣，濃度和溫度適用于擴散取樣；信號顯示：四位數(shù)碼管按鍵選擇顯示某一個參數(shù)值。紅綠發(fā)光管顯示工作狀態(tài)。綠色發(fā)光管為運行狀態(tài)指示燈，紅色發(fā)光管為調(diào)?！睜顟B(tài)指示燈。025% ;傳輸距離：在 1.5mm銅線線徑的情況下，200 Hz1000 Hz，1mA5mA ;響應(yīng)時間：20s;額定工作電流:本安 DC電源：最大輸入電壓：18.5V ;最大輸入電流： 360mA。GYH25型礦用氧氣傳感器：氧氣濃度，最

34、大傳輸距離 2km ;信號輸岀：< 80 mA供電電壓：9V24V4) 消防設(shè)備表4-4 消防設(shè)備序號名稱建議型號單位數(shù)量說明1磷酸銨鹽干粉滅火器MFZL8組22消防沙箱1mXlmXlm個15)電源動力輔助設(shè)備表4-5電源動力輔助設(shè)備序號名稱建議型號單位數(shù)量說明1礦用本安型分站KJ90-F16(D)臺1用于自動噴 粉抑爆裝置 的動力電源2礦用隔爆兼本安 直流穩(wěn)壓電源KDW660/24B(B)臺13礦用本安型分站KJ90-F16(A)臺1gd4等抽采數(shù) 據(jù)監(jiān)控設(shè)備 的動力電源4礦用隔爆兼本安 直流穩(wěn)壓電源KDW0.3/660(A)臺1表4-6KJ90-F16（A）型礦用本安型分站技術(shù)性能參

35、數(shù)監(jiān)測參數(shù)甲烷、風速、風壓、一氧化碳、溫度等模擬量采集及顯示功能分站與數(shù)字量信號傳感器的傳輸速率：2400 bps信號輸出200 Hz 1000 Hz，1mA 5mA分站與數(shù)字量信號傳感器的最大傳輸距離2 km（使用 MHYVP 11 4電纜，單芯截面 積不小于 1.5 mm2）；傳輸信號工作電壓直流峰峰值不大于15 V傳輸信號工作電流峰峰值不超過150 mA模擬量輸入處理誤差不大于0.5 %累計量輸入處理誤差不大于0.5 %供電電壓9V24V本安 DC 電源額定工作電流< 500 mA最高輸入電壓Ui24.5 V最大輸入電流1 i500 mA注：分站與 KDW0.3/660（A、B）型

36、礦用隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源用MHYVR 型電纜連接,長度W 2 m分站與傳感器用MHYVR 1 4型電纜連接，長度 < 2 krn4.3地面抽采管路布置及設(shè)備安裝根據(jù)目前采動井的實際情況，地面沒有建集輸管路，采岀的煤層氣做放空處理。采動將會造成 地面的不均勻沉降，以此所有管路將采用架空敷設(shè)，管路均選用無縫鋼管，管線除管件、閘門處用 法蘭接頭，其余盡量采用焊接，管路凈高1.5m2m。在管路與井口連接處，采用金屬波紋管連接,以防止沉陷造成管路斷裂。為保證瓦斯抽放管路安全運行，在地面井口與抽放泵站、抽放泵站與放 空岀口之間均應(yīng)設(shè)置防回火防爆裝置，并進行可靠接地。為防止雷擊，需設(shè)置避雷針等裝置，

37、抽采 設(shè)備安裝如圖 4-1所示。抽岀氣體從井口經(jīng)過阻燃裝置被吸入真空泵，經(jīng)過參數(shù)監(jiān)測設(shè)備后通過阻燃裝置進入點火裝置 并被燃燒。為了調(diào)整抽放負壓，在真空泵兩端設(shè)計調(diào)整分流管路。同時為了處理抽岀氣體，可以選 取氣體的三種流向：一是對于有利用價值的濃度范圍的氣體，可以考慮進入集氣管路利用；二是對 于濃度范圍處于爆炸或不可燃的氣體直接放空；三是點燃后放空，本設(shè)計根據(jù)實際情況選擇放空處 理。圖4-1“L地面井抽采及監(jiān)控設(shè)備安裝圖4.4 抽采參數(shù)監(jiān)測及記錄要求1）運行期間密切關(guān)注系統(tǒng)中各組件的工作性能，發(fā)現(xiàn)工作不穩(wěn)定組件，應(yīng)及時停機并上報 進行維修。2）運行期間應(yīng)密切監(jiān)測CH4 濃度、 O2 濃度、溫度、

38、抽采負壓及水阻式卸爆裝置的水位。3）應(yīng)根據(jù)相關(guān)標準對以上監(jiān)測傳感器設(shè)置報警界限值，以杜絕安全事故的發(fā)生。4）若對抽采管道進行維護，需對管道進行注氮，置換管道中的CH4 氣體，避免因 CH4 氣體引發(fā)的窒息或爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。置換進行時管道中氮氣的排放應(yīng)防止大量氮氣聚集造成人員 的窒息，并且管道中氮氣量過大時應(yīng)考慮提前多點排放。5）監(jiān)測傳感器的讀數(shù)應(yīng)以每60min 一次的頻率進行讀數(shù)，當回采工作面通過鉆孔前后150m 范圍內(nèi)或者數(shù)據(jù)出現(xiàn)劇烈波動時時應(yīng)至少每 30min 進行一次讀數(shù)。5壓裂疏通施工由于“ L型”井水平段采用鉀銨基鉆井液體系，會對目的產(chǎn)層造成一定的污染，為解除鉆井泥漿污染，需要進行后

39、期增產(chǎn)改造。壓裂疏通改造的目的在于通過實施壓裂疏通，可以十分有效從而地將井筒與產(chǎn)層天然裂隙溝通，提高了煤層至井筒的導(dǎo)流能力，擴大了目的層段影響范圍，有效地提高了瓦斯產(chǎn)量和采收率。由于“ L型”井水平段采用裸眼完井，不能采用常規(guī)的水平井分段加砂壓裂施工方案，參 SH-14-L-1井壓裂施工經(jīng)驗，主要施工設(shè)計要求如下：1）應(yīng)備液體數(shù)量及配方（清水 + 3%KCL）表4-1備液數(shù)量分項清水（m3）KCL（ kg）活性水200.060002）壓裂及輔助設(shè)備車輛名稱及數(shù)量表4-2壓裂設(shè)備型號及數(shù)量分項主壓泵車（臺）主壓泵車型號儀表車（臺）混砂車（臺）管匯車（臺）數(shù)量22000 型1113）4）5）6）壓

40、裂層位：目的層裸眼水平段; 壓裂方式：套管注入；井口要求：350型壓裂井口； 壓裂泵注程序表4-3壓裂施工泵注程序表程序排量m /min支撐劑壓裂液備注砂比%用量3 m累積3 m用量3 m累積3 m壓裂液2.5-3.5200.0200.0壓裂方案確定后由施工隊伍編制詳細的壓裂專根據(jù)現(xiàn)場施工情況制定相應(yīng)的壓裂施工方案, 項設(shè)計，經(jīng)會議論證后執(zhí)行。6投資概算屯蘭礦區(qū)采動區(qū)L型井瓦斯治理工程投資主要包括井場投資、鉆井工程投資、壓裂工程投資、地面抽采工程投資，估算總投資為844.07萬元。具體各項經(jīng)費如表5-1所示：表6-1采動區(qū)L型煤層氣井單井投資概算表序號名稱計量單位單價數(shù)量總價備注1設(shè)計費口5.

41、0015.002監(jiān)理費口5.0015.003井位測量費口0.1010.104土地補償口0.8410.841400元/畝5林地補償口0.6010.603000元/畝6井場道路口10.00110.007鉆井費用口199.321199.328固井工程口8.518.509泥漿費用口36136.009測井工程口0.8810.8810導(dǎo)向工程口180.241180.24MWD鉆井導(dǎo)向工程11表層套管口3.0113.01暫按40m計算12技術(shù)套管口10.94110.9413設(shè)備安裝工程口20.00120.0014供電工程口8.0018.0015管網(wǎng)工程口10.00110.0016井場標準化口0.3010.3

42、0圍欄、標識牌17保溫費用口1.5023.0018螺桿增壓機臺60.002120.00根據(jù)米空井單井產(chǎn)氣能 力配套使用，含CH4和 氧氣濃度監(jiān)測裝置19計量設(shè)備套1.5023.000 100流量計，含過濾 器、配套法蘭螺栓20設(shè)備防雷接地口1.0022.0021消防器材套0.1410.14每套2具8kg滅火器， 一個配套消防沙箱22水環(huán)真空泵臺15.00230.0023礦用隔爆型真空電 磁啟動器套1.0022.0024無刷交流同步發(fā)電 機臺15.00230.0025交流柴油發(fā)電機組臺30.00260.0026隔爆型二相異步電 動機臺10.00220.0027潛水泵套7.50215.0028防爆

43、軸流通風機套7.50215.0029礦用風電瓦斯閉鎖 裝置套15.00230.0030其它口15.20115.20包含運行、管理等費用投資合計844.077 施工進度安排7.1初步計劃安排如下：1)2)3)201520152015L”年 1月-3 月：方案論證、前期施工準備；年 4月-6 月：完成 XST-L-01 井的鉆井、測井、固井工程。年 6月-7 月：完成 XST-L-01 井的架線供電設(shè)計及工程等。8 結(jié)論及建議 型井應(yīng)用效果2014 年 5我公司在晉煤集團寺河礦 3313工作面進行”L”型井試驗抽采，取得成功。該井于3313 工作面頂板以上 40-50 米巖層中，鉆井編號月 23 日開始施工， 2014 年 7 月 10 日施工完畢， 鉆井總深度為 1271.67 米(其中垂直段為 463.09 米、水平段為 808.58 米)，鉆孔施工高度位于 為 SH14-L-01。地面煤層氣“ L”型抽采井不僅覆蓋范圍廣，而且抽放效果也要比豎直鉆井效果更好，33131