标准规范下载简介
NB／T 10850-2021 煤矿井下强制增渗工程设计规范.pdfICS73.010 D09
leforengineeringdesignofforcedincreaseofcoalseampermeabilityin undergroundcoalmine
范围 规范性引用文件 术语和定义 强制增渗技术措施分类及选择 强制增渗技术措施钻孔布置及工艺要求 强制增渗技术措施参数的确定 强制增渗技术措施系统·
北京市某市政道路施工组织设计NB/T 10850—2021
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由国家能源局提出。 本文件由能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会（NEA/TC27)归口。 本文件起草单位：重庆大学、中煤科工集团重庆研究院有限公司、重庆能投渝新能源有限公司、煤炭 科学技术研究院有限公司、中煤科工集团沈阳研究院有限公司、山东科技大学、中煤科工集团西安研究 院有限公司、重庆交通大学、贵州大学。 本文件主要起草人：胡千庭、李全贵、孙东玲、陈久福、张永将、倪吴、霍中刚、李艳增、梁运培、 林府进、刘朝富、袁本庆、汪东、王耀锋、葛兆龙、武文宾、徐遵玉、许洋、胡良平、姜志忠、赵同彬、 王晓光、刘乐、张跃兵、孙小明、李良伟。
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由国家能源局提出。 本文件由能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会（NEA/TC27)归口。 本文件起草单位：重庆大学、中煤科工集团重庆研究院有限公司、重庆能投渝新能源有限公司、煤炭 科学技术研究院有限公司、中煤科工集团沈阳研究院有限公司、山东科技大学、中煤科工集团西安研究 院有限公司、重庆交通大学、贵州大学。 本文件主要起草人：胡千庭、李全贵、孙东玲、陈久福、张永将、倪吴、霍中刚、李艳增、梁运培、 林府进、刘朝富、袁本庆、汪东、王耀锋、葛兆龙、武文宾、徐遵玉、许洋铖、胡良平、姜志忠、赵同彬 王晓光、刘乐、张跃兵、孙小明、李良伟。
NB/T 10850—202
煤矿井下强制增渗工程设计规范
本文件规定了煤矿井下强制增渗工程设计的术语和定义、分类及选择、钻孔及工艺要求、参数的确 定、系统、安全环境要求。 本文件适用于煤矿预抽煤层瓦斯井下水力压裂、水力割缝、二氧化碳相变致裂三种强制增渗技术措 施的工程设计。
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应文件的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适 用于本文件。 GB/T31537一2015煤层气（煤矿瓦斯）术语 GB50471一2018煤矿瓦斯抽采工程设计标准 AQ1027一2006煤矿瓦斯抽放规范 AQ1028一2006煤矿井工开采通风技术条件 AQ1029一2019：煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 MT/T356一2005煤矿井下安全钻机技术条件 MT/T661一2011煤矿井下用电器设备通用技术条件 NB/T10057一2018低透气性突出煤层钻割一体化工艺技术要求 《煤矿安全规程》 《煤矿井下爆破作业安全规程》 3 术语和定义 GB50471一2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 强制增渗Forcedpermeabilityenhancement 采取能够显著增加煤层渗透率的技术措施。 3.2 二氧化碳相变致裂Carbondioxidephasetranslationcracking 利用液态二氧化碳相变产生的高压气体爆破冲击致裂使钻孔周边煤岩体破坏并产生裂隙的技术 业
GB50471 一2018界定的以发下列末语和定文适用于本文件 3.1 强制增渗Forcedpermeabilityenhancement 采取能够显著增加煤层渗透率的技术措施。 3.2 二氧化碳相变致裂Carbondioxidephasetranslationcracking 利用液态二氧化碳相变产生的高压气体爆破冲击致裂使钻孔周边煤岩体破坏并产生裂隙的技术 措施。
强制增渗技术措施分类及选择
抽采煤层宜采取强制增渗技术措施，容易抽采煤层不宜采取强制增渗技术措施。采取强制增渗技术措 施时，宜依据煤层地质条件合理选择水力压裂、水力割缝、二氧化碳相变致裂等技术措施。
4.2.1水力压裂技术措施分类
水力压裂技术措施的分类见表1。
表1煤层水力压裂技术措施分类
4.2.2.1沿压裂煤层层面100m的平面及距煤层顶、底面法线距离20m以内的空间范围内有含水层 时，不应对该区域进行水力压裂。 4.2.2.2穿层钻孔水力压裂应避开距压裂钻孔见煤点沿煤层层面50m以内、顺层钻孔水力压裂应避 开距压裂钻孔沿煤层层面30m以内、顶底板钻孔水力压裂应避开距压裂钻孔沿平行煤层层面50m以 内有断层、钻孔、采掘空间的区域；应避免距压裂煤层顶、底面法线距离10m以内的空间范围内有断 层、钻孔、采掘空间的区域。 4.2.2.3水力压裂应避开煤的坚固性系数f≤0.2的区域。 4.2.2.4煤的坚固性系数f≤0.8、埋深≤500m的区域，顺层钻孔压裂宜采用低压压裂，穿层钻孔压 裂宜采用中压或低压压裂；煤层直接顶（底）的坚固性系数≤煤层坚固性系数十0.8时不宜采用顶（底） 板穿层钻孔压裂。 4.2.2.5煤的坚固性系数f≤0.8、埋深>500m的区域，或煤的坚固性系数f>0.8的区域，顺层钻孔 压裂宜采用低压或中压压裂，穿层钻孔压裂宜采用中压或高压压裂。 4.2.2.6煤矿井下不宜选用超高压水力压裂技术措施。
4.3.1水力割缝技术措施分类
水力割缝技术措施的分类见表2
表2水力割缝技术措施的分类
4.3.2水力割缝技术措施选择
4.3.2.1煤的坚固性系数f>2时，不宜选用水力割缝技术措施进行强制增渗。 4.3.2.2煤的坚固性系数f≤0.4时，不宜选用顺层钻孔水力割缝技术措施进行强制增渗。 4.3.2.3采用水力割缝技术措施的优先顺序为超高压水力割缝、高压水力割缝、中压水力割缝，不宜采 用低压水力割缝；条件具备时，优先采用顺层钻孔割缝
4.4二氧化碳相变致裂技术措施分类及选择
二氧化碳相变致裂技术措施的分类见表3。
表3二氧化碳相变致裂技术措施分类
4.4.2二氧化碳相变致裂技术措施选择
4.4.3.1煤的坚固性系数f≤0.5时，不宜选用顺层二氧化碳相变致裂技术措施进行强制增渗。 4.4.3.2采用二氧化碳相变致裂技术措施的优先顺序为超高压致裂、高压致裂、中压致裂，不宜采用低 压致裂；条件具备时，优先采用顺层钻孔致裂。
增渗技术措施钻孔布置及
5.1.1.1压裂钻孔开孔地点的巷道应顶板完好、压裂钻孔距断层面的距离应大于30m，实施穿层钻孔 压裂的巷道轮廊线距突出煤层的法线距离应大于10m，宜采用上向穿层钻孔进行压裂。 5.1.1.2依据水力压裂钻孔施工区域的地质资料以及类似条件水力压裂试验资料，估算压裂有效影响 范围，确定钻孔布置间距和压裂钻孔数量，并依据压裂目标范围确定压裂钻孔参数（开孔位置和终孔 位置、钻孔直径、钻孔倾角、钻孔方位角、钻孔长度等），采用“两堵多注”水泥浆封孔的压裂钻孔封孔 段直径不应小于90mm、终孔直径不应小于75mm；压裂钻孔间距宜小于2倍的压裂有效半径减去 10m。 5.1.1.3穿层钻孔压裂的钻孔间距宜50m～100m，顺层钻孔压裂的钻孔间距宜10m～30m，顶、 底板钻孔压裂的钻孔间距宜10m～30m，压裂钻孔和压裂后预抽煤层瓦斯钻孔的布置见图1至 图4。
图1 穿层压裂钻孔布置示意图
图2 顺层压裂钻孔布置示意图
图3 顶板压裂钻孔布置示意图
图4底板压裂钻孔布置示意图
5.1.1.4穿层钻孔压裂时，压裂钻孔宜穿透煤层进入顶板0.5m～1m；层间距≤10m时，除顶底板为 铝土或泥岩等遇水易膨胀性岩层外，近距离或极近距离煤层群宜采用多层联合压裂方式，层间岩性较坚 硬或层间距大于10m时，宜采用分层压裂。 5.1.1.5预抽煤层瓦斯钻孔应在已压裂有效的区域施工，施工预抽煤层瓦斯钻孔时宜配备钻孔防喷装 置，宜在压裂后90d内施工完成预抽煤层瓦斯钻孔并接入抽瓦斯系统进行瓦斯抽采。
5.1.2.1水力压裂钻孔可采用浆液式封孔或器械式封孔方式。 5.1.2.2浆液式压裂钻孔封孔宜采用“两堵多注”带压封孔工艺；穿层压裂钻孔应采用全孔段封孔，且 封孔段应进人煤层0.5m～1m；顺层压裂钻孔封孔段应进人煤层30m以上；顶、底板压裂钻孔封孔段 应进入顶、底板岩层25m以上； 5.1.2.3采用“两堵多注"封孔工艺封孔时，注浆压力应≥4MPa。压裂管尾端筛孔管应送到钻孔终孔 位置，穿层压裂钻孔返浆管尾端筛孔管和内堵头应超过煤层底板0.3m，注浆管应超过外堵头1m以 上；注浆后应使用清水冲洗压裂管内的水泥浆，并观测压裂管孔口是否有瓦斯流出，以判断并确保压裂 孔通畅。宜采用多次注浆工艺注浆封孔，返浆管返浆后宜间隔15min～30min等待水泥浆沉淀后再次 注浆，直至清水流尽返出水泥浆为止。穿层压裂钻孔浆液封孔结构见图5。
5.1.2.4多煤层穿层钻孔压裂，顺层钻孔压裂，顶、底板钻孔压裂采用分段压裂工艺时应采用器械式分 段封孔方式，器械式分段封孔可选择全孔段多封隔器分段压裂（见图6)或双封隔器拖动式封孔分段压 裂（见图7）。最外端的封隔器前端位置到孔口的距离应符合穿层钻孔≥15m、顺层钻孔≥20m的要 求，且应确保压裂过程中孔壁不渗水，封孔段岩性较差时可增加封隔器数量。
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5.1.2.5封隔器应具备独立坐封及防喷防冲装置，并符合如下要求： a） 钻孔孔径与封隔器外径比值为1.1～1.25； b） 封隔器膨胀率≥1.3； c）封孔压差≥压裂泵最大额定工作压力。
5.1.3水力压裂工艺
5.1.3.1压裂管承压能力应≥压裂泵峰值压力。 5.1.3.2除顶底板隔水性较好可以一次性连续压裂达到设计注水量外，其余条件宜采用不少于3次的 分次间歇压裂方式，间歇时间不少于6h～8h。 5.1.3.3钻孔压裂后保水时间应不少于7d，或保水至孔口水压力降低到2MPa以下时
水力割缝钻孔布置及工艺要求
5.2.1水力割缝钻孔布置
5.2.1.1实施水力割缝钻孔施工的钻场布置应符合GB50471—2018中4.2.7的要求。 5.2.1.2按预抽煤层瓦斯钻孔的要求确定水力割缝钻孔的开孔位置、孔径、方位角、倾角和孔深等施工 参数，水力割缝钻孔直径宜选择100mm～150mm；穿层钻孔缝槽间距宜≤3m，顺层钻孔缝槽间距宜 ≤5m；割缝钻孔间距宜≤2倍的缝槽有效影响半径（割缝深度加1m～2m）。水力割缝穿层钻孔布置 见图8。水力割缝顺层钻孔布置见图9。
glory上海海兴广场施工组织设计图8 水力缝穿层钻孔布置示意图
图9水力割缝顺层钻孔布置示意图
5.2.2水力割缝工艺及钻孔封孔
5.2.2.1水力割缝钻孔宜采用“钻割一体化”工艺施工，待钻孔施工到位后，在退钻杆过程中由里向外 等间距实施水力割缝。顺层钻孔割缝时，离孔口20m以上的安全煤柱段不宜割缝。 5.2.2.2应采用远程操控台控制割缝过程，并有摄像头监视割缝过程中孔内返水及返渣等情况；开始 割缝作业前，应确保孔内返水返渣正常，人员撤离到警戒线以外；割缝过程遇喷孔或瓦斯超限等现象应 立即停止作业，分析喷孔或瓦斯超限等原因，处理完毕并恢复正常后方可继续割缝作业。 5.2.2.3割缝作业完成后应立即完成钻孔封孔，并接人抽瓦斯系统进行瓦斯抽采。水力割缝钻孔封孔 长度应根据孔口段围岩裂隙发育程度、封孔材料、孔口负压等因素确定，穿层预抽钻孔封孔段长度应不小 于8m～10m，顺层钻孔的封孔段长度应不小于12m～15m。顺层钻孔宜采用“两堵一注"带压封孔工艺。
5.3.1.1实施二氧化碳相变致裂钻孔施工的钻场布置应符合GB50471—2018中4.2.7的要求。 5.3.1.2二氧化碳相变致裂穿层钻孔布置见图10、二氧化碳相变致裂顺层钻孔布置见图11。穿层钻 孔致裂时，致裂钻孔应穿过目标煤层；致裂器的释放装置不应放置在安全煤、岩柱范围内，顺层钻孔致裂 的安全煤柱应≥20m，穿层钻孔致裂的安全岩柱应≥7m。
二氧化碳相变致裂穿层钻孔布置示意图
病房楼工程结构施工组织设计NB/T 10850—2021
图11 1二氧化碳相变致裂顺层钻孔布置示意图
5.3.1.3按预抽煤层瓦斯钻孔的要求确定二氧化碳相变致裂钻孔的开孔位置、方位角、倾角和孔深等 施工参数；顺层钻孔致裂时开孔位置距巷道顶、底板宜不小于1m，致裂孔深宜不大于120m，致裂钻孔 直径应与致裂器管径相匹配，致裂孔的布置应避开煤岩破碎带。 5.3.1.4致裂钻孔间距应根据致裂有效影响半径确定，间距小于有效影响半径的2.4倍，宜取值 8m～12m；致裂钻孔两侧2m～3m范围内应各布置一个控制孔，控制孔尽可能与致裂孔平行，长度大 于致裂孔，直径不小于致裂孔。 5.3.1.5致裂孔、控制孔均可作为预抽煤层瓦斯钻孔，根据预抽煤层瓦斯需要还可增加抽瓦斯钻孔；应 先施工控制孔、抽瓦斯钻孔，并封孔接人抽瓦斯系统，然后施工致裂孔进行致裂爆破，最后将致裂孔封孔 接人抽瓦斯系统。