[发明专利]一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法

说明书

一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，适用于增加瓦斯抽采钻孔的抽采半径和抽采总量。首先，从巷帮向煤层施工钻孔，然后将安装在压裂钢管前端的高压脉冲放电器送至钻孔底部，在距钻孔孔口2‑3m处安装封孔器。压裂钢管外端通过高压胶管连接高压泵站，高压脉冲放电器通过电缆连接高压电脉冲发生器。向钻孔内注入一定压力的水后，启动高压电脉冲发生器，对煤层实施高功率电爆震辅助水力压裂，结束后退出高压脉冲放电器和压裂钢管，将钻孔连入瓦斯抽采管路。本发明是利用高压电脉冲释放的高能量，在水中形成冲击波，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展。使用本发明可以使煤体透气性系数可提高100‑300倍，有效提高单孔瓦斯抽采效率。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，特别适用于增加瓦斯抽采钻孔的抽采半径和抽采总量。

背景技术

煤与瓦斯突出是我国煤矿面临的最严重的灾害之一，瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要措施，抽出的瓦斯还可以作为一种优质能源加以利用。但是，我国煤层赋存地质条件复杂，煤层渗透率低，矿井瓦斯抽采普遍面临着抽采成本高、抽采效率低的问题。为了提高瓦斯抽采效率，水力压裂、水力割缝和深孔爆破等技术被广泛应用于煤层卸压增透方面，但是这些技术都存在一定的问题。常规的水力压裂技术在煤层内形成的裂缝数量较少，且裂缝延伸范围较小，整体压裂效果不好，最终导致钻孔瓦斯抽采半径小，抽采效率低。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，通过将水力压裂技术和高压电脉冲技术结合起来，在水力压裂的基础上，利用高压电脉冲放电释放的高能量，在水中形成强大的冲击波，冲击波作用于煤层，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展，能够有效地增加煤层内的裂缝数量和延伸裂缝的长度，为瓦斯流动创造良好条件。

技术方案：本发明的煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，包括如下步骤：

a、从巷帮向煤层施工钻孔，钻孔完成后，将前端安装有高压脉冲放电器的压裂钢管送至钻孔底部，引出与高压脉冲放电器相连的电缆，将电缆连接到高压电脉冲发生器上，在距钻孔孔口2-3m处安装封孔器，对压裂钢管与钻孔之间进行封孔，将压裂钢管的外露端用高压胶管与高压泵站相连接，在高压胶管与高压泵站之间安装阀门；

b、开启阀门和高压泵站，通过高压胶管向钻孔内注水，当钻孔内水压达到5MPa时，停止向钻孔中注水，关闭阀门；

c、启动高压电脉冲发生器，通过电缆向高压脉冲放电器充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲放电器开始放电，在水中形成的冲击波作用于煤体后，使煤层产生大量新生裂隙，并使原生裂隙扩展，使煤层透气性大幅度增加，放电50-80次后，关闭高压电脉冲发生器；

d、再次开启阀门和高压泵站，通过高压胶管继续向钻孔注水，当钻孔内的水压增高5MPa时，停止向钻孔中注水，关闭阀门；

e、重复步骤c和d多次，使钻孔中的水压不断增高，直至水压增高到50MPa后，停止压裂，将高压脉冲放电器和压裂钢管移出钻孔，安装瓦斯抽采管，将钻孔连入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采。

所述的高压胶管的耐压强度为120MPa。

所述的高压脉冲放电器的放电频率为5-50Hz，电压范围在30-350KV。

有益效果：本发明方法是将水力压裂技术和高压电脉冲技术结合起来，在水力压裂的基础上，利用高压电脉冲在水中形成强大的冲击波，冲击波作用于煤层，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展，能够有效地增加煤层内的裂缝数量和延伸裂缝的长度，煤体透气性系数可提高100-300倍，施工工艺安全可靠，操作方便，成本低，有效地提高了单个钻孔的抽采半径和抽采总量，大幅度的缩短煤层瓦斯预抽时间，缓解煤矿工作面接替紧张的局面，在煤层气井增产方面具有良好的应用前景。

附图说明