[发明专利]一种穿层钻孔水力破裂瓦斯抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种穿层钻孔瓦斯抽采，特别是一种适用于煤层瓦斯抽采的水力破裂网络化穿层钻孔方法。

背景技术

随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力和含量增大，煤质松软，煤层透气性低，煤层瓦斯不易在采前抽采，煤与瓦斯突出危险性日趋严重，我国已成为世界上突出最严重的产煤国家。为了在采前消除煤层的突出危险性，使高瓦斯突出煤层转化为低瓦斯煤层，需采用区域性瓦斯抽采方法。目前煤矿现场广泛采用的区域性预抽煤层瓦斯方法是底板岩巷密集穿层钻孔条带预抽结合顺层钻孔预抽。我国煤层多经历了强烈的构造运动，渗透性差，抽采半径小，为了缩短预抽瓦斯的时间，穿层钻孔间距通常为3～5m。《防治煤与瓦斯突出规定》对煤巷条带预抽的控制范围在35m以上，因此掩护煤巷条带的穿层钻孔通常布置7排以上。

另外，穿层钻孔预抽存在两个方面的不足：1）钻孔的岩石段长，煤层段短，钻孔的利用率低；2）穿层钻孔是孤立存在的，抽采时瓦斯以渗流的形式进入钻孔，每个钻孔抽采各自控制范围内的煤体，钻孔间无直接联系，导致穿层钻孔抽采瓦斯的工程量大，抽采效率低。因此，采用该方法时需配合相应的煤层增透措施。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、减小穿层钻孔抽采瓦斯的工程量，提高抽采效率的穿层钻孔水力破裂瓦斯抽采方法。

技术方案：本发明的穿层钻孔水力破裂瓦斯抽采方法，包括如下步骤：

a、在距离煤层底板20m～30m、赋存稳定的岩巷中施工直径为100mm目标钻孔，按常规技术对目标钻孔的煤层段实施扩孔，形成目标孔洞；

b、对目标钻孔的孔口进行长度为1.5m的扩孔，扩孔直径为130mm，在扩孔段内安放直径为100mm的套管，并用速凝水泥固定套管，然后在套管端口用高压胶管与分离硐室相连接；

c、在目标钻孔两侧分别向煤层方向施工一条水力破裂钻孔，水力破裂钻孔的直径为90mm，水力破裂钻孔的终点与目标孔洞3的间距为15～20m；

d、在水力破裂钻孔内放置直径为50mm的高压注水管，高压注水管进入煤层的1/3厚度处；向高压注水管与水力破裂钻孔间的环形间隙注水泥砂浆，固定高压注水管；

e、用高压软管将高压注水管和高压水泵相连接，开启高压水泵，向煤层提供高压水，破裂煤体；

f、记录水压、水流量的变化，当水压下降30%或目标钻孔有水流出时，加大高压水泵的水压、水量，冲刷煤体，水流携带瓦斯和煤体经过孔洞、目标钻孔进入分离硐室，瓦斯被抽采管路抽走分离硐室内的瓦斯，实现煤、瓦斯与水的分离；

g、无煤体持续冲出时，关闭高压水泵，停止水力破裂；依据抽采管路的流量和浓度计算抽出的瓦斯量，称量分离硐室内沉淀的煤量，分析水力破裂效果；

h、封闭目标钻孔和水力破裂钻孔，并将它们连接到瓦斯抽采管路，抽采水力破裂范围煤体内的瓦斯。

所述的高压水泵的供水压力在25MPa以上、水量在15m³/h以上。

有益效果：本发明针对预抽煤层瓦斯的穿层钻孔利用率低、钻孔间相互孤立致预抽效率低的现状，预设穿透煤层的目标钻孔（孔洞），作为水力破裂的自由面；在距离目标钻孔15～20m处（煤层内的距离）布置水力破裂钻孔，注高压水破裂、冲刷煤体，在水力破裂钻孔与目标钻孔间形成相互连接的宏观裂缝通道，提高水力破裂影响范围煤体的透气性，改变瓦斯流动模式，提高瓦斯抽采效果。该方法在穿层钻孔之间造出宏观的裂缝，施工方便，普通工人即可完成；克服了穿层钻孔预抽煤层瓦斯钻孔利用率低、钻孔间相互孤立的不利影响，煤层瓦斯解吸首先进入目标钻孔与水力破裂钻孔间的宏观裂缝、再进入穿层钻孔，变相的延长了穿层钻孔的长度，瓦斯流动模式发生了根本性的改变，可显著提高瓦斯抽采效率。

附图说明

图1是本发明的水力破裂瓦斯抽采方法示意图。

图中：1-煤层；2、2’-裂缝；3-目标孔洞；4、4’-水力破裂钻孔；5-目标钻孔；6-高压注水管；7-扩孔段；8-底板岩巷；9-高压水泵；10-分离硐室；11-抽采管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

如图1所示，本发明的水力破裂抽采煤层瓦斯的方法，具体步骤如下：

a、在距离煤层1底板20m～30m、赋存稳定的岩巷8中施工直径为100mm的穿透煤层1的目标钻孔5，按常规技术对目标钻孔5的煤层段实施扩孔，形成目标孔洞3；