[发明专利]一种水力割缝U形孔排渣瓦斯治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力割缝U形孔排渣瓦斯治理方法，尤其适用于煤层顺层、高位巷穿层或低位巷穿层钻孔实施水力割缝瓦斯技术时的排渣。

背景技术

我国煤层具有微孔隙、低渗透率、高吸附的结构特性，95%以上的高瓦斯煤层和突出矿井所开采的煤层属于高瓦斯低透气性煤层。高瓦斯低透气性煤层的开采往往导致工作面瓦斯超限、瓦斯爆炸、瓦斯突出以及煤与瓦斯突出，严重威胁者煤矿工人的生命安全。在进入21世纪以后，随着煤炭生产的高效集约化和煤矿开采深度的加深，导致地应力和瓦斯压力增加、煤层的透气性进一步降低和煤层开采过程中瓦斯涌出量增加，这些都可能导致瓦斯爆炸、瓦斯突出以及煤与瓦斯突出灾害的危险性增加。目前，治理煤层瓦斯的最根本途径是瓦斯抽采，由于我国煤层透气性差，使用普通的瓦斯抽采方法很难达到安全开采的要求，所以必须采取高瓦斯低透气性煤层卸压增透措施，增加煤层的透气性以提高煤层的瓦斯抽采率。水力割缝技术是高瓦斯低透气性煤层卸压增透的有效途径之一，其技术原理是通过钻杆高速旋转带动高压水射流在钻孔中旋转切割煤体，使得在煤层中形成具有一定宽度和厚度的扁平裂缝，从而提高了煤层渗透率，进而提高煤层瓦斯抽采率。但是，在煤层实施水力割缝过程中，由于高压水射流的切割作用，使得割缝钻孔内大量被割落的煤渣混杂在水中积聚并迅速涌向钻孔孔口，因此经常会出现堵孔、抱钻、喷孔等现象，既威胁着井下操作工人的人身安全也严重降低了水力割缝的效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是解决实际生产中井下巷道内沿煤层顺层、高位巷穿层或低位巷穿层钻孔进行水力割缝时排渣困难的问题，提供一种排渣简单方便、卸压范围大，可以有效提高现场操作的安全性和工作效率的水力割缝瓦斯治理方法。

技术方案：本发明水力割缝U形孔排渣瓦斯治理方法，包括采用水力割缝系统1、钻机2、钻杆3、割缝器6、高压水辫9，排渣瓦斯治理方法如下：

a.在巷道内使用千米定向钻机沿煤层顺层、高位巷穿层或低位巷穿层向割缝区域内施工一个直径为94mm的U形钻孔；

b.将直径为50mm的割缝器连接在直径为75mm的钻杆上，钻机通过高压胶管和水力割缝系统连接，钻机通过高压水辫与钻杆连接，通过钻杆将割缝器从孔口一送入至割缝设定位置；

c.启动水力割缝系统，高压水通过高压胶管、高压水辫和钻杆进入割缝器，利用钻机带动钻杆和割缝器高速旋转，在U形钻孔的孔口一内对钻孔周围的煤体进行水力割缝，水力割缝所产生的煤渣从U形钻孔的孔口二排出；

d.完成U形钻孔的孔口一内的水力割缝后，将钻杆和割缝器退出；

e.重复步骤b、c、d，对U形钻孔的孔口二进行水力割缝，水力割缝所产生的煤渣从U形钻孔（7）的孔口一排出；

f.对孔口一和孔口二进行封孔，并连接瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采。

所述U形钻孔的孔口一和孔口二之间的距离为6～8m。

有益效果：由于采用了上述技术方案，在煤层巷道内沿煤层顺层、高位巷穿层或低位巷）穿层向割缝目标区域内使用千米定向钻机施工一个U形钻孔，U形钻孔的两侧孔钻孔保证了在进行水力割缝的过程中煤层中不留空白带，通过钻机钻杆的带动下高压水从割缝器喷射出并随钻杆高速旋转，切割钻孔周围煤体，由于高压水射流来回反复的切割作用，煤体被割落并随水流从U形钻孔另一侧钻孔排出，解决了普通钻孔进行水力割缝时出现的堵孔、抱钻、喷孔等现象，显著提高了水力割缝操作的安全性以及工作效率。另一方面，由于提高了水力割缝的排渣能力，因此水力割缝的直接扰动半径也得到了明显的增加，即水力割缝钻孔的卸压增透范围增加，进一步的提高了煤层的透气性，消除了煤体和围岩中的集中应力，煤与瓦斯突出潜能的大量释放，起到防止煤与瓦斯突出的有效作用。大大提高了水力割缝的排渣效果和工作效率，实现高瓦斯煤层的卸压增透和瓦斯高效抽采。其方法操作方便，效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是顺层钻孔水力割缝U形钻孔排渣示意图。

图2是图1中A-A剖面图。

图3是高位巷穿层钻孔水力割缝U形钻孔排渣示意图。

图4是图3中B-B剖面图。

图5是低位巷穿层钻孔水力割缝U形钻孔排渣示意图。

图6是图5中C-C剖面图。

图中：1—水力割缝系统；2—钻机；3—钻杆；4-1、4-2—分别为U形钻孔两侧钻孔；5—煤层；6—割缝器；7—U形钻孔；8—高压胶管；9—高压水辫；10—煤层巷道；11—高位巷；12—低位巷。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：