煤礦井下水力加砂壓裂技術(shù)工程應(yīng)用研究

王選琳，李 鵬，周東平，王 凱

(1.重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司，重慶 400061；2.河南城建學(xué)院 土木與交通工程學(xué)院，河南 平頂山 467036)

重慶地區(qū)煤炭賦存地質(zhì)條件復(fù)雜[1]，煤層硬度低，較松軟，瓦斯含量高，透氣性差，在施工瓦斯抽采鉆孔時(shí)易發(fā)生塌孔、噴孔、卡鉆等問題[2]，導(dǎo)致瓦斯抽采效果較差，瓦斯事故多發(fā)，成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)的主要因素。煤層增透是提高瓦斯抽采效果的關(guān)鍵技術(shù)，水治瓦斯是目前最常用的煤層增透技術(shù)[3-8]。近年來，各煤礦進(jìn)行了多種水治瓦斯試驗(yàn)，取得了較好的效果，其中水力壓裂技術(shù)增透效果最為顯著[9-14]，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，大埋深、高地應(yīng)力環(huán)境下，清水壓裂后煤層裂隙存在重新閉合的現(xiàn)象，對(duì)松軟煤層進(jìn)行清水壓裂時(shí)近孔位置極易出現(xiàn)“水鎖”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響抽采效果，并且裂隙閉合和“水鎖”現(xiàn)象隨采深和地應(yīng)力的增加而愈加明顯[15-17]。

針對(duì)上述問題，在以往清水壓裂的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化研究，創(chuàng)新壓裂工藝，研究水力加砂壓裂技術(shù)，并進(jìn)行現(xiàn)場工程應(yīng)用，以期提高水力壓裂范圍和瓦斯抽采效果。

1 水力加砂壓裂造縫機(jī)理

水力加砂壓裂是利用高壓泵組，以超過地層吸收能力的排量將液體(清水及壓裂液)注入鉆孔，從而在孔底憋起高壓，當(dāng)該壓力逐漸增加到可克服孔底周圍地應(yīng)力并達(dá)到煤巖體抗張強(qiáng)度時(shí)，煤巖層被壓開并產(chǎn)生裂隙。繼續(xù)將帶有壓裂砂的攜砂液注入裂隙，裂隙延伸并被填充上壓裂砂。攜砂液進(jìn)入裂隙之后，一方面可使裂隙繼續(xù)延伸，另一方面可支撐已壓開的裂隙而不至于閉合。停泵后，壓裂砂對(duì)裂隙起支撐作用，煤巖層中留下一條或多條填砂裂隙，可增加煤層透氣性，使孔壁附近乃至較遠(yuǎn)處的瓦斯能夠通暢流入鉆孔中，達(dá)到減少鉆孔工程量、提高瓦斯抽采率、縮短抽采時(shí)間的目的[18-22]。根據(jù)井下水力壓裂技術(shù)特點(diǎn)，煤礦井下水力壓裂裂隙的擴(kuò)展過程通常包括準(zhǔn)備階段、產(chǎn)生階段、擴(kuò)展階段和填充階段。

水力壓裂效果受煤層自身性質(zhì)、外部環(huán)境和施工因素影響，影響因素主要包括：①地應(yīng)力與地質(zhì)構(gòu)造；②煤層自身特性：煤層硬度、瓦斯含量、初始透氣性、瓦斯壓力等；③施工參數(shù)：注入排量、砂比濃度；④壓裂規(guī)模：壓裂孔數(shù)目等；⑤壓裂液和支撐劑性能；⑥排采制度[23-25]。其中，地應(yīng)力大小和方向控制水力壓裂裂隙的起裂壓力、位置及裂隙形態(tài)。應(yīng)力差影響裂隙擴(kuò)展形態(tài)，壓力差越大，越容易控制裂隙的幾何形態(tài)，壓裂效果越好。煤層臨界解析壓力、有效泄氣面積隨著煤層瓦斯含量的增高而增大。煤層透氣性直接影響煤層瓦斯抽采效果，當(dāng)其他條件相同時(shí)，透氣性越高，煤層中流體滲流速度越快，煤層瓦斯產(chǎn)量也就越高；反之則滲流速率越慢，煤層瓦斯產(chǎn)量越低[26]。在壓裂時(shí)，濾失系數(shù)越大，在地層中流失液就越多，在其他條件不變的情況下，裂隙的延伸將會(huì)不斷減緩，裂隙長度隨著濾失系數(shù)的增大而急劇減小[27]。隨著楊氏模量的增加，裂紋長度的生長速度先迅速增加，后趨于平緩；裂隙高度隨著楊氏模量的增大而增加。施工排量與壓裂裂隙長度基本呈線性增加關(guān)系，對(duì)裂隙縫長有較大影響，對(duì)裂隙高度的影響較小，影響程度明顯小于對(duì)裂隙長度的影響程度。壓裂規(guī)模主要影響裂隙的擴(kuò)展形態(tài)，壓裂規(guī)模越大，裂隙的擴(kuò)展延伸越快，煤層透氣性隨之增大，但壓裂規(guī)模并不是越大越好，當(dāng)其超過一定極限后，會(huì)導(dǎo)致裂隙擴(kuò)展至圍巖甚至聯(lián)通含水層而影響排水釆氣效果，同時(shí)還會(huì)對(duì)煤體造成破壞，反而降低煤層增透抽采效果。通常情況下，煤層瓦斯含量、煤層瓦斯產(chǎn)量的變化趨勢與原始瓦斯壓力變化趨勢保持一致。

2 水力加砂壓裂關(guān)鍵裝備與工藝

2.1 水力加砂壓裂關(guān)鍵裝備

水力加砂壓裂裝備主要包括壓裂泵組、混砂泵、高壓管匯以及瞬變電磁儀等。

2.2 水力加砂壓裂工藝操作流程

水力加砂壓裂系統(tǒng)管路布置如圖1所示。

圖1 水力加砂壓裂系統(tǒng)管路布置圖

(1)水力加砂壓裂工藝操作流程

水力加砂壓裂工藝分為前置液清水壓裂造縫、壓裂液攜砂支撐和清水頂替三個(gè)階段。每個(gè)壓裂加砂孔的施工參數(shù)按照泵注程序要求進(jìn)行施工，參照?qǐng)D1，水力加砂壓裂工藝的操作流程如圖2所示。

(2)并聯(lián)壓裂工藝

包括：啟動(dòng)前的準(zhǔn)備、打壓試驗(yàn)及壓裂要求、并聯(lián)壓裂啟動(dòng)程序。設(shè)備安裝完成后，進(jìn)行一次小型打壓試驗(yàn)，首先將壓裂管路末端封堵，然后啟動(dòng)壓裂泵組，逐步關(guān)閉回流閥，當(dāng)壓力升至10 MPa左右時(shí)由專人對(duì)壓裂管路進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有漏水等情況立即進(jìn)行處理。

(3)混砂工藝

包括：啟動(dòng)準(zhǔn)備、啟動(dòng)、調(diào)整混砂比例、停止。裝置混砂比例由裝置控制程序中調(diào)整相關(guān)參數(shù)預(yù)先設(shè)定，應(yīng)符合裝置額定混砂比例范圍，以實(shí)現(xiàn)井下混砂供水要求。

(4)水力加砂壓裂排采工藝

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壓裂鉆孔均保壓8～10 d。具體操作流程為：壓裂→停泵組→開回流閥放壓裂液→保壓10 d→開卸壓閥放壓裂液排采。

(5)返排液處理工藝

水力加砂壓裂采用改性清潔壓裂液體系，可以直接排到井下分區(qū)水倉進(jìn)行集中處理。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

工程實(shí)施地點(diǎn)在渝新能源公司松藻煤礦-225水平茅口巷，實(shí)施5個(gè)孔進(jìn)行水力壓力加砂試驗(yàn)。

三水平三采區(qū)-225主石門地表標(biāo)高+578.0～+589.0 m，埋深800.9～811.9 m；位于三水平三采區(qū)-225區(qū)段的中部，該區(qū)域K1煤層為原始煤體，采區(qū)內(nèi)各區(qū)段未進(jìn)行采掘活動(dòng)，三區(qū)-225主石門施工有K1煤層穿層鉆孔，終孔位置在主石門以南10 m。

該石門煤巖層傾向270°。K1煤層傾角30°，煤厚1.32～1.51 m，平均厚度1.41 m，石門揭煤區(qū)域K1、K2a、K2b煤層層位及厚度正常，無構(gòu)造影響。K1煤層在K2b煤層下方平均9.5 m，K2a煤層為K1、K2b之間的局部地段缺失的均厚0.2 m的煤層。經(jīng)取樣測試，石門K1煤層原始瓦斯含量14.5 m3/t，換算成瓦斯壓力為1.21 MPa。K2b煤層原始瓦斯含量10.7 m3/t，換算成瓦斯壓力為1.865 MPa。

壓裂實(shí)施區(qū)域已形成穩(wěn)定全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。使用三水平二號(hào)人行下山-225人行聯(lián)絡(luò)巷臨時(shí)水倉離心水泵通過三水平-225階段水平4寸水管供水。

3.2 實(shí)施方案設(shè)計(jì)

3.2.1 水力加砂壓裂參數(shù)計(jì)算

施工排量：采用兩臺(tái)壓裂泵組并聯(lián)進(jìn)行加砂壓裂，施工排量不低于60 m3/h。

砂比：先采用段塞式、低砂比(0.5%～1.0%)加砂，鋪砂濃度為0.3 kg/m2，打磨裂隙，根據(jù)施工情況，逐漸階梯式提高砂比(1%～5%)。

松藻煤礦同一區(qū)域清水壓裂的影響范圍介于30～50 m。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)壓裂鉆孔間距為120 m。結(jié)合K1煤層平均厚度1.41 m，孔隙度2.55%；壓裂管線長度50～650 m，內(nèi)徑80 mm；鉆孔深度60 m，孔徑105 mm，進(jìn)行壓裂加砂參數(shù)計(jì)算。

前置液量：

Vq=πR2Hφ≈300 m3

(1)

式中：R為設(shè)計(jì)壓裂半徑，m；π為圓周率；H為煤層厚度，m；φ為孔隙度，%。對(duì)厚度為0.6 m的K2b煤層，計(jì)算得其前置液量為180 m3。

頂替液量：

Vdt=Vw+KVg≈1.8 m3

(2)

式中：Vdt為頂替液用量，m3；Vw為孔外管道的容積，m3；K為附加量系數(shù)，一般值為1.0～1.5；Vg為孔內(nèi)管柱容積，m3。

砂量：

Vs=Ms/ρ=πR2n/ρ≈0.6 m3

(3)

式中：Ms為支撐劑用量，kg；R為設(shè)計(jì)壓裂半徑，m；Vs為支撐劑體積，m3；π為圓周率；n為鋪砂濃度，kg/m2；ρ為支撐劑密度，kg/m3。

3.2.2 水力加砂壓裂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

兩臺(tái)壓裂泵組和一臺(tái)加砂泵組均安裝在三水平三采區(qū)-225主石門以北附近100 m處新鮮風(fēng)流中，與壓裂孔間距100 m以上，且保證壓裂鉆孔不正對(duì)壓裂泵組及壓裂人員。

高壓管匯安裝在壓裂孔孔口附近，高壓管匯與壓裂泵組之間采用高壓輸水鋼管進(jìn)行連接。雙泵并聯(lián)壓裂時(shí)，輸水管路的管徑選用DN80 mm。

因雙泵并聯(lián)壓裂期間供水流量將達(dá)60 m3/h，現(xiàn)有φ108 mm供水主管的流量只有40 m3/h，因此，在三水平-225主石門內(nèi)修建總?cè)萘考s為100 m3的水池，安裝一臺(tái)流量大于30 m3/h的潛水泵或離心泵給兩臺(tái)壓裂泵組供水，供水壓力不小于0.5 MPa。同時(shí)，將主供水管道采用φ108 mm鋼管接入到水池中進(jìn)行補(bǔ)給。在主石門以北100～200 m相鄰的三個(gè)鉆場施工3個(gè)容量為20 m3的配液混砂池，保證壓裂清水和攜砂壓裂液的流量需求。

電源電壓等級(jí)1 140 V，功率400 kW，電流245 A，電纜線徑70 mm。遠(yuǎn)程監(jiān)控配備電源127 V，從操作地點(diǎn)牽至壓裂地點(diǎn)；從泵組到操作地點(diǎn)鋪設(shè)127 V電源線1根，用于遠(yuǎn)程操作；防爆電腦距壓裂泵組不得小于50 m。

本次壓裂煤層為三水平三采區(qū)-225主石門以南的K1、K2b煤層。壓裂鉆孔在三水平三區(qū)-225S茅口巷淺鉆場內(nèi)施工，共計(jì)5個(gè)，采用ZDY-1250型液壓鉆機(jī)施工，水排粉，施工至壓裂目標(biāo)煤層后，進(jìn)行擴(kuò)孔，所有鉆孔均要求穿過目標(biāo)煤層并進(jìn)入頂板0.5 m以上。壓裂鉆孔施工參數(shù)見表1。

表1 壓裂鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

為保證壓裂效果，采用水泥砂漿充填、聚氨酯封孔，1#、2#壓裂孔封孔至K1煤層底板，3#、4#、5#壓裂孔封孔至K2b煤層底板，并在末端增加一個(gè)可濾水、氣、砂漿的長度不小于1 m的馬尾巴。其中，孔口段壓裂管為無縫鋼管，孔內(nèi)剩余段為普通鐵管，煤層段為篩管，篩眼直徑φ8 mm，篩眼間距200 mm，螺旋布置。封孔段孔口采用聚氨酯裹棉紗封堵的辦法，封堵段長度不小于1.5 m；注漿液要求抗壓強(qiáng)度不小于50 MPa，抗收縮能力強(qiáng)；注漿時(shí)從注漿管內(nèi)注漿，壓裂管返漿后停止注漿，采用二次注漿封孔。

3.2.3 水力加砂壓裂泵注程序設(shè)計(jì)

(1)壓裂液組合：X3稠化劑+P1防膨劑+J2等破膠劑等[28]。

(2)支撐劑組合：S1壓裂砂[28]。

(3)前置液前期注入活性水壓裂液造縫，前置液后期注入壓裂液基液增加縫寬，攜砂液以壓裂液基液段塞式攜砂，可根據(jù)施工情況實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)。

(4)根據(jù)第一孔加砂壓裂施工情況，若施工壓力平穩(wěn)、加砂順利，則按設(shè)計(jì)泵注程序施工，逐步提高后續(xù)各孔加砂比，力爭最高砂比10%。

(5)經(jīng)測算，松藻煤礦K1煤層、K2b煤層破裂壓力約為21～22 MPa，管道摩阻約為2 MPa，重力摩阻約為2.2 MPa。因此，壓裂區(qū)域最大施工壓力需大于26.2 MPa。

(6)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)計(jì)的5個(gè)壓裂孔分別設(shè)計(jì)泵注程序，各孔壓裂液基液與壓裂砂用量統(tǒng)計(jì)見表2和表3。

表2 壓裂液與壓裂砂用量統(tǒng)計(jì)表

表3 鉆孔泵注量累計(jì)表

3.2.4 水力加砂壓裂效果考察

(1)鉆探法考察壓裂范圍及壓裂砂擴(kuò)展范圍

采用鉆探法測定水力加砂壓裂影響范圍，選擇2#、4#壓裂孔分別作為K1、K2b煤層壓裂砂擴(kuò)展范圍的代表檢測孔，并分別在其周圍每隔10 m、30 m、50 m、70 m施工一個(gè)鉆探檢驗(yàn)孔(φ75 mm)用來考察鉆屑中是否存在壓裂砂，進(jìn)而確定壓裂過程中壓裂砂的擴(kuò)展范圍，同時(shí)，也可以考察鉆屑中是否存在壓裂液，進(jìn)而確定水力壓裂范圍。

(2)瞬變電磁法檢測壓裂影響范圍

水力壓裂鉆孔施工完成并進(jìn)行埋管封孔后，采用瞬變電磁儀在每個(gè)壓裂孔施工位置進(jìn)行一次探測，水力壓裂實(shí)施后，在同樣位置再進(jìn)行一次探測，最后對(duì)比分析兩次探測結(jié)果，得出水力壓裂的影響范圍。

(3)水力加砂壓裂抽采效果考察

各組鉆孔壓裂并保壓完成后，分別接入礦井抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采，抽采負(fù)壓不小于13 kPa。在鉆孔接入抽采系統(tǒng)后，每天測定各鉆孔的瓦斯?jié)舛惹闆r及抽采流量情況。由于瓦斯流量過小時(shí)，無法準(zhǔn)確測定抽采流量，因此待各壓裂孔水排完后，接上煤氣表，讀取累積讀數(shù)來計(jì)算鉆孔的平均單孔抽采流量。

3.3 現(xiàn)場實(shí)施情況

根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)施方案，嚴(yán)格安全施工鉆孔并對(duì)其進(jìn)行水力加砂壓裂，最后進(jìn)行壓裂效果的檢驗(yàn)測試。

2018年12月5日～2019年1月7日，對(duì)所設(shè)計(jì)的5個(gè)壓裂鉆孔進(jìn)行了水力加砂壓裂，單孔壓入液量為172～328 m3，平均235 m3；壓入砂量325～1 125 kg，平均520 kg；砂比0.5%～2.8%，平均1.9%，最大壓力為26.8～42.8 MPa，具體見表4。

表4 各壓裂鉆孔壓入水量、液量及砂量情況表

3.4 壓裂效果分析

通過水力加砂壓裂的現(xiàn)場實(shí)施，對(duì)實(shí)施過程中水力加砂壓裂系統(tǒng)的運(yùn)行、壓裂液與壓裂砂的現(xiàn)場性能、加砂壓裂后的影響范圍及效果進(jìn)行分析。

3.4.1 水力加砂壓裂系統(tǒng)分析

(1)壓裂加砂系統(tǒng)設(shè)備

泵組與孔口之間的壓力差與管路長度呈正比，與管徑大小呈反比，與壓裂流量呈正比。采用DN80 mm高壓鋼管管匯進(jìn)行大流量壓裂，泵組與壓裂鉆孔孔口距離為600 m時(shí)，測得孔口與泵組之間的壓力差為1.4 MPa，表明采用三寸高壓鋼管管匯系統(tǒng)可有效減小壓裂液輸送過程中的壓力損失，整個(gè)管匯系統(tǒng)安全可靠，可進(jìn)行推廣應(yīng)用。

采用兩臺(tái)BYW78/400型壓裂泵組并聯(lián)壓裂，出口端均設(shè)置單向閥，避免了兩泵組之間的相互影響，成功實(shí)現(xiàn)了多泵并聯(lián)壓裂。

(2)壓裂液和壓裂砂性能的現(xiàn)場試驗(yàn)

采用篩子和壓風(fēng)風(fēng)管工具進(jìn)行現(xiàn)場配液，20 m3的配液池需1.5袋壓裂粉，現(xiàn)場測試其懸砂性能良好，可有效攜砂進(jìn)入煤層。破膠劑可使壓裂液一天后溶解為活性水，可直排到水溝中，不會(huì)污染井下水源，清潔環(huán)保。

壓裂砂通過混砂泵可與壓裂液充分融合，懸浮在壓裂液上方，完全滿足煤礦井下上向壓裂孔的要求；壓裂砂通過壓裂泵時(shí)，壓裂泵運(yùn)行狀態(tài)良好，讀數(shù)穩(wěn)定，未對(duì)壓裂泵產(chǎn)生損壞，適應(yīng)性能好。

3.4.2 水力加砂壓裂影響范圍分析

3#壓裂孔壓裂完成后，肉眼可見距鉆孔60 m處的鉆場巷幫掛汗?jié)B水，相較于松藻煤礦以往清水壓裂50 m的影響半徑提升了12%。同時(shí)，采用瞬變電磁法監(jiān)測3#、4#孔壓裂前后影響范圍的視電阻率得出其壓裂范圍超過60 m，且采用雙泵并聯(lián)加砂壓裂的擴(kuò)展范圍達(dá)到70 m，大于單泵加砂壓裂的擴(kuò)展范圍，如圖3所示，較松藻煤礦以往清水壓裂50 m影響范圍提高了40%～60%，提升效果明顯，有效覆蓋了整個(gè)條帶區(qū)域。

圖3 3#孔、4#孔壓裂前后對(duì)比圖

3.4.3 壓裂及抽采效果分析

(1)壓后現(xiàn)場情況

在1#、2#孔壓裂施工前，三區(qū)-150S水平已經(jīng)施工7#和8#兩個(gè)K2b壓孔，施工總長度60 m，穿K1、K2b煤層，位于1#、2#壓裂孔終孔位置沿K1煤層傾向上方123～136 m。1#孔壓完后，鉆場內(nèi)的測孔有出水，7#、8#孔有壓裂液流出。3#孔壓完后，向南水溝幫10 m范圍電纜掛樁眼出水，向南30 m處的10#鉆場有K1煤層地測孔出水，帶泡沫，向南60 m處9#鉆場左幫有掛汗約2 m3，且該處存在寬20 cm的裂隙。2#、4#孔壓完后，附近均無明顯現(xiàn)象。5#孔壓完后，鉆場存在嚴(yán)重掛水。

(2)壓后瓦斯抽采情況

壓裂完成后，自2019年1月21日開始，對(duì)壓裂區(qū)域抽采瓦斯?jié)舛?、抽采混量進(jìn)行了測定，單次測定周期為10 d左右，截至2019年5月26日共測定瓦斯?jié)舛?2次，各孔抽采濃度變化如圖4所示。

圖4 1～5#壓裂孔抽采瓦斯?jié)舛葓D

由圖4可知：1#孔抽采濃度4%～10%，平均為6.5%；2#孔抽采濃度10%～65%，平均為27.5%，平均抽采純量為0.034 m3/min；3#孔抽采濃度4%～35%，平均為16.7%，平均抽采純量為0.015 m3/min；4#孔抽采濃度7%～44%，平均為24.3%，平均抽采純量為0.044 m3/min；5#孔抽采濃度8%～35%，平均為22.2%，平均抽采純量為0.028 m3/min。

(3)抽采效果分析

通過對(duì)比加砂壓裂孔和松藻煤礦以往清水壓裂孔的抽采數(shù)據(jù)，除1#孔外(與-150S水平的7#、8#壓裂孔聯(lián)通)，其余4個(gè)孔抽采瓦斯?jié)舛染^高，最高可達(dá)65%，4個(gè)孔平均抽采瓦斯?jié)舛?2.7%，較松藻煤礦以往未加砂的清水壓裂孔抽采瓦斯?jié)舛?平均12.9%)提高了70%以上，抽采效果提高明顯。除了1#孔未測定出抽采純量，2#～5#孔單孔純量為0.015～0.044 m3/min，是礦鄰近區(qū)域清水壓裂孔抽采純量(單孔平均純量0.002 m3/min)的7～22倍，抽采效果提升明顯。

(4)壓裂效果分析

1#孔、2#孔均為K1煤層壓裂孔。1#孔加砂壓裂后，K1煤層裂隙導(dǎo)通-150和-225水平，7#、8#孔有壓裂液流出，抽采瓦斯?jié)舛染^低。2#孔加砂量最多，初期抽采濃度較低，后期濃度回升且持續(xù)穩(wěn)定，濃度平均為27.5%，最高可達(dá)65%，壓入砂量與抽采濃度及抽采效果近似成正相關(guān)關(guān)系。

3#、4#、5#孔均為K2b煤層壓裂孔，壓裂后平均瓦斯?jié)舛确謩e為16.7%、24.3%、22.2%，與前期在三區(qū)-225茅口巷其他區(qū)域?qū)嵤┑那逅畨毫芽?平均濃度12%)相比，瓦斯?jié)舛忍嵘黠@，且目前已接抽時(shí)間近4個(gè)月，瓦斯?jié)舛任闯霈F(xiàn)明顯衰減，抽采效果穩(wěn)定?？傮w上，加砂壓裂效果優(yōu)于清水壓裂。

4#孔瓦斯?jié)舛茸罡?最大44%，平均24.3%)、壓入砂量最高、加砂濃度最大(分別為500 kg、2%)，5#孔次之，再次說明加砂量與抽采濃度及抽采效果近似成正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)3#孔壓裂后巷幫滲水嚴(yán)重，其附近9#鉆場存在20 cm寬的裂隙，說明3#鉆孔存在裂隙與外界貫通，導(dǎo)致抽采濃度較4#、5#孔瓦斯?jié)舛鹊?。通過抽采數(shù)據(jù)可知，壓裂砂對(duì)新開啟裂隙進(jìn)行了較好的支撐，形成了具有一定尺寸的填砂裂隙，為瓦斯的解吸運(yùn)移提供了良好的通道，進(jìn)而提高了瓦斯抽采濃度和抽采效果。

4 結(jié)論

(1)形成了單泵、雙泵并聯(lián)水力加砂壓裂工藝技術(shù)，并首次成功地在重慶地區(qū)煤礦井下進(jìn)行了上向水力加砂壓裂，壓裂效果較好。

(2)單孔壓入液量為172～328 m3，平均235 m3；單孔壓入砂量325～1 125 kg，平均520 kg；砂比0.5%～2.8%，平均1.9%，水力加砂技術(shù)可行可靠。

(3)采用雙泵并聯(lián)大流量、加砂壓裂的影響范圍達(dá)70 m，大于松藻煤礦以往清水壓裂50 m影響范圍。

(4)2#～5#孔單孔純量為0.015～0.044 m3/min，與松藻煤礦鄰近區(qū)域清水壓裂孔的抽采純量(單孔平均純量0.002 m3/min)相比，抽采純量提高到原來的7～22倍；抽采瓦斯?jié)舛茸罡呖蛇_(dá)65%，平均單孔濃度為22.7%，與松藻煤礦以往未加砂的清水壓裂鉆孔相比，抽采瓦斯?jié)舛忍岣吡?0%以上。