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NB／T 10851-2021 煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围探测评价方法.pdf

范围 规范性引用文件 术语和定义. 微震探测方法 煤样含水率增量探测方法 瓦斯抽采增量探测方法 评价方法· 附录A（资料性）水力压裂增渗有效范围微震探测震源参数表……·. 附录B（资料性）水力压裂增渗有效范围划定程序

NB/T 108512021

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、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、西安科技大学。 本文件主要起草人：胡千庭、李全贵、武文宾、陈久福、梁运培、林府进、刘朝富、姜志忠、李良伟、 许洋、胡良平、赵同彬、王晓光、刘乐、张跃兵、董国伟。

塔式起重机安装、拆卸安全和技术交底本文件按照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、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、西安科技大学。 本文件主要起草人：胡千庭、李全贵、武文宾、陈久福、梁运培、林府进、刘朝富、姜志忠、李良伟、 许洋、胡良平、赵同彬、王晓光、刘乐、张跃兵、董国伟。

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近十余年，煤矿将水力压裂增产技术应用于井下预抽煤层瓦斯，其原理与地面油气井水力压裂相 似，但压裂目标层的物理力学性质和压裂施工空间环境差异很大，使得压裂工艺参数与设备设施、有效 范围探测技术方法也存在很大差异。本文件正是为了满足煤矿井下水力压裂增渗的工程需求，对井下 水力压裂有效范围的探测评价方法进行规定，以利于科学评价有效范围，为井下水力压裂增渗工程设计 提供科学依据。为此，通过大量的理论工艺研究和工程试验，系统收集分析了国内已有研究成果和工程 试验案例资料，提炼分析形成了本文件。鉴于研究成熟度和应用规模的不同，本文件主要规定了研究成 熟度较高、应用较广泛的微震、煤样含水率增量、瓦斯抽采增量三种探测方法，并提出了结合三种方法进 行有效范围评价的方法。随着研究的深人和工程试验面的拓展，在适当的时候对本文件进行修订、补充 与完善是非常必要的。

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煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围 探测评价方法

某矿井下水力压裂增渗效果及有效

本文件规定了煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围探测的术语和定义、微震探测方法、煤样含水 率增量探测方法、瓦斯抽采增量探测方法、评价方法， 本文件适用于煤矿井下进行水力压裂提高预抽煤层瓦斯产量的增渗有效范围探测评价，

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/T211一2017煤中全水分的测定方法 GB50471一2018煤矿瓦斯抽采工程设计标准 AQ1029煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 NB/T51044煤矿在用瓦斯抽采系统主要技术指标检测检验规范 SY/T7070一2016微地需#中监测技术规程

GB50471一2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 微震探测microseismicdetection 通过检测煤岩层破裂产生的微小震动信号判识破裂位置及震动能级的方法。 3.2 水力压裂增渗有效范围effectiverangeofhydraulicfracturingtoincreasepermeability 显著提高预抽煤层瓦斯产量的水力压裂增渗范围。

4.1.1井下微震探测设备主要包括微震检波器、采集分站、电缆、光缆等，探测设备应具有“EX”和 “MA"安全标志，并符合AQ1029的相关要求。 4.1.2微震检波器频率响应范围宜涵盖0.1Hz～1000Hz,加速度微震检波器灵敏度应不小于 80mV/g，速度微震检波器灵敏度应不小于50V/m/s，信号传输距离应不小于500m，防护等级应不小 于IP54。 4.1.3采集分站应能同步记录各微震检波器微震波形，时钟同步误差应小于1μs，分辨率宜不小于 24位。

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4.1.4采集分站应具有对微震检波器信息进行实时分析处理、与地面监控计算机联网通信等功能；地 面监控计算机应具有对微震信息的存储、分析、处理等功能

4.2.1微震检波器测点应避开围岩破碎、构造发育、渗水、较强振动干扰、较强电磁干扰等区域，安装基 础稳定可靠。 4.2.2微震检波器测点宜布置在压裂孔周围空间80m范围内，测点间距宜不小于30m，且满足SY/ T7070一2016中4.4.4的要求，应避免测点布置在同一直线或同一平面内，每一个待考察的水力压裂 钻孔周围布置的测点应不小于6个。 4.2.3穿层钻孔水力压裂时，优先利用顶、底板瓦斯巷及其酮室、联络巷的锚杆、钻孔金属测杆、钻孔底 布置测点。 4.2.4顺层钻孔水力压裂时，优先利用进回风巷的锚杆、钻孔金属测杆、钻孔底布置测点。 4.2.5测点坐标系为“倾向一走向一垂直”的水平坐标系，x轴指向煤层倾斜下山方向，y轴指向走向

布置测点。 4.2.4顺层钻孔水力压裂时，优先利用进回风巷的锚杆、钻孔金属测杆、钻孔底布置测点。 4.2.5测点坐标系为“倾向一走向一垂直”的水平坐标系，x轴指向煤层倾斜下山方向，y轴指向走向 方向，z轴指向垂直正上方方向，见图1。

方向，2轴指向垂直正上方方向，见图1。

测点坐标系及微震检波器测点布置示意

4.3.1微震探测设备应在水力压裂钻孔施工前安装调试完毕。 4.3.2微震检波器到微震信号采集分站的距离应不大于300m，微震信号采集分站尽可能安装在新鲜 风流中，附近5m范围内应安装甲烷浓度传感器。 4.3.3微震检波器安装于金属测杆或锚杆上时，金属测杆或锚杆的底部应与周围煤岩层紧密接触，并 采用水泥砂浆或锚固剂紧固，微震检波器与金属测杆或锚杆的外露端应紧密固结；微震检波器安装于钻 孔底部时，应使微震检波器与钻孔底部煤岩层紧密接触，并采用水泥砂浆或锚固剂紧固。 4.3.4微震检波器、压裂泵出口侧水压和水流量传感器均应接人微震信号采集分站，微震信号采集分 站应接人煤矿安全监控系统或专用微震监测系统。

4.4.1微震监测系统运行前应将测点坐标输人到系统内，测点位置改变时，应及时更新测点坐标。 4.4.2压裂钻孔在压裂目标层内钻进的过程中应采集微震数据，依据采集的微震数据和钻孔所处位置 坐标对各测点与压裂点之间煤岩层的平均波速进行标定。 4.4.3应在实施水力压裂1d前开始采集微震数据、压裂泵出口侧水压和水流量数据，直至压裂和保 压结束、难以检测到微震信号为止

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对微震监测数据进行处理分析得到震源坐标及能量等数据，将其填入附录A所示的表格中，再按 附录B所示程序分析水力压裂影响范围，震源密集区域外缘与水力压裂点之间的最远距离确定为微震 探测的水力压裂有效范围半径。

煤样含水率增量探测方法

5.1施工水力压裂钻孔时取煤样测定煤样的原始水分含量，穿层钻孔取2个以上煤样，顺层钻孔每隔 10m取一个煤样，每个煤样不少于500g。穿层钻孔施工到煤层边界时停钻，利用压风吹洗烘干钻孔， 然后采用干式钻孔工艺施工煤孔，利用压风或取芯器取煤样；顺层钻孔全程采用干式钻孔施工取煤样。 5.2按预估压裂有效范围连续布置2个压裂孔进行有效范围考察，在2个压裂孔压裂完成15d内施 工完成取煤样钻孔，取煤样钻孔测线的布置见图2、图3。在每条测线上布置取煤样钻孔，取煤样钻孔施 工及取煤样方法按5.1的要求执行。穿层钻孔压裂时预估有效半径L/2为35m～55m，在每条测线位 置布置5个穿层取煤样钻孔，钻孔见煤点分别位于预抽煤巷轴线和两侧沿层面距离约15m、25m处。 顺层钻孔压裂时预估有效半径L/2为15m～20m，在每条测线位置施工近似平行于水力压裂钻孔的顺 层取煤样钻孔，每个钻孔取煤样不少于8个。

2 穿层钻孔压裂有效范围探测钻孔布置示意图

3 顺层钻孔压裂有效范围考察钻孔布置示意图

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5.3取煤样时应在井下立即用塑料布包好，贴上记录有取样地点、煤层、钻孔编号、取样孔深、煤样编 号、取样时间等信息的煤样标签，用胶带对塑料布捆扎严密。煤样运至地面时应尽快进行浸蜡封装，再 集中运抵实验室。 5.4按GB/T211—2017中3.3方法C(微波干燥法)测定煤样的含水率，含水率增量大于等于2%的 煤样视为压裂有效煤样；一条测线有效煤样大于等于80%时，该测线视为有效测线；距离压裂孔最远的 有效测线到压裂孔的距离即为压裂有效范围的半径。

6瓦斯抽采增量探测方法

6.1抽采瓦斯参数测量应符合NB/T51044的有关规定。尽可能采用在线计量设备实时监测瓦斯抽 采量。采用人工测量时，至少每3d测量一次管路抽采负压、抽采量与抽采瓦斯浓度。 6.2在没有采用任何增渗措施且赋存条件相似的煤层内施工预抽煤层瓦斯钻孔。穿层钻孔沿煤层走 向每隔10m布置一条测线，共布置6条测线，每条测线布置8个钻孔，钻孔间距5m，共48个钻孔；顺 层钻孔间距3m，孔深尽可能达到设计要求，共施工30个钻孔。钻孔施工完成后立即接人抽采系统，独 立计量48个穿层钻孔或30个顺层钻孔30d的抽采瓦斯标况纯量，并计算平均每个钻孔30d的抽采瓦 斯标况纯量作为压裂前煤层抽采瓦斯量Q前。 6.3按预估压裂有效范围布置2个压裂孔进行有效范围考察，在2个压裂孔压裂完成2个月内施工完 成考察钻孔，穿层考察钻孔测线布置见图2、顺层考察钻孔测线布置见图3。 6.4穿层钻孔压裂时预估有效范围L/2为35m～55m，每条测线布置10个钻孔，钻孔间距5m，各测 线钻孔施工完成后立即接人抽采系统，独立计量各测线10个钻孔30d内的抽采瓦斯标况纯量，计算平 均每个钻孔30d的抽采瓦斯标况纯量作为第i条测线压裂后煤层抽采瓦斯量Q后i。Q点：/Q≥2时，该 测线位于有效范围之内，处于有效范围之内的最远测线到压裂孔的距离确定为压裂有效范围的半径。 6.5在两个压裂孔一侧各布置一组顺层考察钻孔，每组10个孔、孔间距3m、孔深应与6.2的孔深基 本一致。各组钻孔施工完成立即接人抽采系统，独立计量各组10个钻孔30d内的抽采瓦斯标况纯量， 计算平均每个钻孔30d的抽采瓦斯标况纯量作为该组钻孔压裂后煤层抽采瓦斯量Q后。2≤Q后/Q 3时，有效范围的半径为15m;3≤Q后/Q前<4时，有效范围的半径为18m;Q后/Q前≥4时，有效范围的 半径为20m。

采用微震、煤样含水率增量、瓦斯抽采增量中的任何一种方法探测时，探测确定的有效范围半径 为水力压裂增渗有效范围半径的参考值。 采用微震、煤样含水率增量、瓦斯抽采增量中的任何两种方法探测时，探测确定的最小有效范围 作为水力压裂增渗有效范围半径的确定值。

GB 50325-2020 民用建筑工程室内环境污染控制标准（含条文说明）.pdf附录A （资料性） 水力压裂增渗有效范围微震探测震源参数表

录 一 （资料性） 水力压裂增渗有效范围微震探测震源参数表

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附 录 B （资料性） 水力压裂增渗有效范围划定程序

力压裂增渗有效范围划定

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保定站中心旅客出站地道深基坑开挖专项施工方案取定位误差△l=5m

将震源密度从大到小线性划分为A、B、C三个等级。等级A所包含的区域为水力压裂增渗有效范 围。将等级A所包含的区域外缘与压裂孔孔底最远距离R作为水力压裂增渗有效范围的半径，该半径 的圆心为压裂孔孔底。图B.2给出了水力压裂增渗有效范围划定的示例

图B.2水力压裂增渗有效范围划定示例