皖北煤电集团任楼煤矿成功将水力压裂新技术应用到8258N、8255工作面实践,在顺利实现顶板随采随落,消除瓦斯超限风险的同时,还降低了一氧化碳、生产成本和劳动强度。目前,该技术已在采煤系统全面推广应用,基本取代传统深孔爆破切顶工艺。
超前谋划,学练结合,与时间“赛跑”掌握主动权
兵马未动,粮草先行。
4月初,任楼矿根据生产计划,成立攻关小组,谋划应用水力压裂新技术,解决8258N工作面顶板岩性硬,传统的装药放炮方法,顶板不易冒落,瓦斯容易超限,污染井下环境,安全隐患较大,影响安全生产的问题。
攻关小组克服疫情影响,积极咨询先进矿井顶板管理经验,主动与山东科技大学合作运用水力压裂新技术。4月11日上午,组织开展采煤工作面水力压裂技术专题培训班,邀请山东科技大学刘江伟教授授课,对采煤系统管技人员、班队长、技术工人及安监员进行了为期2天的培训。
在理论教学中,把“水力压裂技术”与传统的“打孔爆破施工法”进行了对比,讲解了新技术的应用原理、设备构成、安全注意要点以及使用中可能会遇到的问题,参训人员虚心请教,积极讨论,不放过任何疑点。在理论教学结束后,授课教师带领参训人员深入8258N工作面现场调研工作面实际情况,进行现场教学,进行水力预裂实验,反复观摩水力压裂操作方法,强调安全注意事项。
与此同时,物资保障部积极联系水力压裂装备生产厂家,确保设备按时到位。
“通过理论与现场教学,我基本掌握了水力压裂这门新技术,了解新技术的特点,在操作中更能把控安全注意事项和施工方法。”综采一区采煤工杨德干介绍说。
紧盯现场,攻坚克难,与技术“较劲”创出新天地
4月26日,8258N工作面安装结束,完成调试,顺利投产,水力压裂装备就位,综采一区技术骨干个个摩拳擦掌,准备大显身手。
为验证水力压裂技术的可行性,该矿在8258N工作面1-74架采用水力压裂新技术,75架以上采用传统模式深孔爆破预裂技术,通过对比验证水力压裂技术效果。
第一次使用水力压裂装备,工作中遇到的实际困难远比想象的多,钻头大小问题、钻眼角度问题、水压调整、安全防护…..等等,都需要现场试验、反复调试。矿成立水力应用3个工作小组,山东科技大学刘江伟、生产技术部许文基、皖煤杰出工匠刘飞各带1个小组,各跟1个小班,实行全流程跟班,3个小组每天收集数据,分析问题,确定参数......
“该技术每间隔13米施工一个预裂孔,向煤壁钻孔16米,向老塘钻孔12米,在钻孔中安装高压封隔器,两端封堵钻孔,通过跨式膨胀性封孔器对压裂段进行封闭,利用高压水将封闭段进行压裂,多次选取不同的压裂位置进行压裂,孔壁开裂,生成多条裂纹,从而形成裂纹网络,破坏顶板完整性,改变钻孔周围的力学环境,削弱顶板的承载能力顶板在失去支架支撑后垮落,最终实现随着工作面的推采。”皖煤杰出工匠刘飞介绍说。
“我们在施工过程中,使用快接头连接管路,将快接头两端的胶管用8#粗铁丝固定两道,防止接头处因高压脱开伤人;在正式开始施工前,再次检查管路的连接和固定情况,确保管路连接稳固安全。” 施工现场负责人巩超说道。
5月16日,随着8258N工作面的推进,采空区顶板逐渐分层、分次的垮落,降低老顶初次来压强度,避免采空区大面积垮落形成的飓风对人员、设备的危害,保证工作面安全回采。
降本增效,全面推广,为工作面安全回采注入新活力。
“水力压裂技术相比深孔预裂爆破技术,成本低,设备和材料可重复使用,节省了爆破炸药和雷管的费用;效果好,单孔控制范围大,钻孔施工大量减少,不干扰工作面正常生产及周边工程正常施工,提高了工作效率;更安全,避免了放炮放顶人员撤离、一氧化碳超标等问题,改善了作业环境,提高了效能。” 生产技术部负责人徐启雷向笔者介绍。
水力压裂技术的成功应用不仅实现了采空区顶板随采随落,降低了放炮产生的CO,还消除了工作面瓦斯积聚与突出的安全隐患。
实践证明,水力压裂是一种安全、高效、绿色的技术。
综采一区率先吃下螃蟹,综采二区也不甘落后。
该区指派8名专业技术骨干到综采一区8258N工作面现场学习,制定8255风巷水力压裂技术方案。5月10日早班,综采二区开始在8255风巷施工一个注水孔,孔深6米,分两段压裂,分别是6米和4.5米位置,孔前后8米锚索漏液。5月14日中班,8255工作面上隅角顶板第一次充分垮落,之后随采随落,效果良好。
截至6月24日,该区已应用水力压裂24次,进入常态化运行模式。
“现在,水力压裂技术已经充分应用到我矿2个综采工作面,降低了生产成本、提高了安全系数,减轻了劳动强度,提高了采煤效率,同时有效解决了一氧化碳超标问题,最大程度上提高了经济效益和社会效益。”副矿长黄永峰说到。