Proyecto de debilitamiento avanzado de fracturación hidráulica con pozos direccionales y subsecciones en el techo duro de Baode Mine
1. Introducción
En el proceso de minería del carbón, debido al grosor del techo duro, la alta resistencia de la roca y la fuerte capacidad de carga, no es fácil colapsar naturalmente después de minería en la cara de trabajo, que formará una gran área de techo suspendido en la Goaf, lo que resulta en la concentración de estrés por delante de la cara de trabajo y los problemas como el spalling, el marco presionado, el piso, etc.; Con el avance de la cara de trabajo, el área del techo suspendido alcanza un cierto grado, y el techo duro se derrumba y se acumula en un área grande. La rápida liberación de energía recolectada en la costura del techo y el carbón es fácil de causar un desastre dinámico, daños al equipo y bajas, lo que restringe seriamente la producción segura y eficiente de la mina de carbón.
a. Gran deformación de la carretera B.Gangue cae entre soportes
Fig1 El comportamiento de la presión de la mina debajo del techo duro
2. Solución de fracturación hidráulica escenificada
Basado en la mecánica de fractura, combinada con la producción y los datos geológicos del área de tratamiento, combinada con la tecnología de identificación de la capa clave, se optimizó la capa objetivo de la fractura, y se optimizó la tecnología de fracturación hidráulica segmentada de múltiples puntos de los orificios direccionales largos y direccionales para controlar el desastre de la dinámica del techo en la cara de trabajo antes. Esta tecnología tiene muchas ventajas, como el control preciso del horizonte objetivo (error <0.5m), un amplio rango de influencia de fracturación (radio> 30m), debilitándose antes de la producción (antes de la minería), etc. Al usar equipos de fracturación hidráulica en agujero abierto, el techo duro se fracturó uno por uno desde el interior hacia el exterior. El agujero único puede lograr más de 10 secciones de construcción de fracturación, darse cuenta del debilitamiento efectivo de la capa objetivo y alivio y transferencia de estrés de alta presión, y se da cuenta del debilidad regional líder del fuerte desastre de la presión de la mina. Se organizaron dos campos de perforación de fractura en el esquema. El formulario de diseño era 1 grupo de pozos verticales, y la sección estaba ubicada en arenisca de grano fino a 18 m del techo de la costura de carbón 8, con un total de 6 pozos.
Diagrama esquemático de la Fig2 de la operación de fracturación por arrastre de múltiples puntos
Fig3 Plan de diseño para fracturar pozos
3. Situación laboral
La mina Baode tardó tres meses en completar la construcción de fracturación hidráulica de dos campos de perforación y cuatro pozos en la cara de trabajo 81307. Se llevaron a cabo un total de 34 secciones de construcción de debilitamiento de fractura por techo duro, con un total de 1727.37m, una cadena de herramientas de fractura, un tiempo de fractura de 2269 minutos y un 3 agua inyectada por 1558.29 m. Agua inyectada.
a. Diagrama esquemático de la bomba de fracturación b. Orificio de pozo de fractura hidráulica
Fig. 4 Sitio de trabajo de fractura hidráulica
4. Logros logrados
En el proceso de operación de fracturación, la presión máxima fue de 26.33MPa, la caída de presión máxima de fractura fue de 15.55MPa y 167 veces de caída de presión obvia por encima de 3MPa, formando una fractura tridimensional efectiva, reduciendo la resistencia general del techo. A través del análisis y la comparación del cambio de la resistencia del soporte del techo cuando la cara de trabajo pasó por el área fracturada y el área no fracturada, se puede ver que después de la construcción de fracturación en el campo de perforación No.2, la resistencia a la presión del techo se redujo significativamente. Durante el período de presión periódica, la resistencia de soporte se redujo del promedio de 457 bar a 393.6 bar después de la fractura, con una disminución del 13.9%. El rango de presión se redujo significativamente, y no se desarrollaron el piso y la pared de carbón del chute de aire de retorno. El fenómeno de deformación obvio verifica la efectividad del efecto de debilitamiento de la fractura del techo duro.
Fig5 Características de variación tridimensional de la evaluación de presión de roca en el área fracturada
Fig6 Características del plano de la evaluación de la presión del suelo en el campo de perforación de fracturación
5. Preguntas frecuentes
P1. ¿Cuáles son las ventajas de la fractura hidráulica segmentada en el tratamiento del techo duro？
A1: la fractura hidráulica segmentada puede formar fracturas tridimensionales continuas y reducir efectivamente la resistencia de los estratos mediante el diseño de un intervalo razonable entre las secciones de fractura.
P2. Cómo realizar la construcción de fracturación hidráulica de manera segura y eficiente？
A2: Diseño razonable del esquema de construcción de fracturación hidráulica, capacitación estricta de operadores y examen, mantenimiento regular de equipos de fractura y resolución oportuna de otros factores inseguros.
P3. Cómo seleccionar la capa objetivo de fractura？
A3: En vista de las capas de clave media y baja, a través del debilitamiento principal, la altura del espeleimiento de los estratos del techo bajo el efecto minero está lleno de Goaf, formando un soporte efectivo para los estratos suprayacentes, debilitando o eliminando el efecto de carga dinámica suprayacente.
P4. Cómo seleccionar la ubicación de la sección fracturada？
A4: de acuerdo con la situación de perforación y la recolección y el análisis de la muestra de roca, la sección fracturada se selecciona en la posición con trayectoria estable, litología estable y pared de agujeros relativamente completa.
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