[发明专利]CO2定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法

权利要求书

1.一种CO₂定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一、获取最大主应力的方位角，对将进行煤层瓦斯抽采的工作面钻孔取样并制备试样，对所述试样进行单轴加载条件下的声发射测试，并根据测试结果绘制应力-累计声发射振铃计数-时间曲线，根据上述曲线计算主应力的方位角，获取最大主应力方位角；

步骤二、CO₂定向爆破起裂，沿最大主应力方位角对预定致裂点进行CO₂爆破起裂形成致裂孔；进行CO₂爆破起裂的装置包括释放管、储液管和定向管，所述储液管固定连接在释放管与定向管之间，在所述释放管上开有轴向的两条切缝，该两条切缝相对布置；在所述储液管内安装有用于加热液态CO₂的电加热器，在所述定向管内固定有电源和电子罗盘，所述电源与电子罗盘电连接，并且电子罗盘还与位于钻孔外的显示器电连接；在所述储液管电加热器启动之前，先通过电子罗盘的实时监测，对释放管进行转动调整，使释放管切缝正对预定致裂点的最大主应力方向；

步骤三、水力压裂致裂增透，对致裂孔进行水力压裂，形成压裂区域；

步骤四、水力压裂效果探测，对压裂区域煤层含水情况进行探测，判断煤层水力压裂影响范围；

步骤五、瓦斯抽采，在水力压裂影响范围内布置至少一个瓦斯抽采钻孔，连接瓦斯抽采管路，进行煤层瓦斯抽采。

2.根据权利要求1所述CO₂定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤二中，进行CO₂爆破起裂的装置还包括封孔器和至少一根推进管，所述封孔器连接在最后一根推进管的尾部，所述封孔器包括封孔管体，所述封孔管体的前端与推进管连接，在所述封孔管体内自后向前插装有螺杆，所述螺杆与封孔管体螺纹配合，在螺杆的前端安装有四个周向均布的长连杆，所述长连杆的后端与螺杆前端正中铰接，每一所述长连杆的前端均穿过封孔管体上对应开设的切缝并各自连接有轴瓦，所述轴瓦的前部与长连杆铰接，在所述轴瓦的后部与长连杆前部之间还铰接有短连杆，当螺杆在封孔管体内伸缩时，所述轴瓦撑开或收拢；在所述轴瓦外套装有管状的橡胶套，所述橡胶套的前后两端与封孔管体固定，在将释放管切缝调整到位之后，先利用封孔器对钻孔进行封孔，然后启动电加热器。

3.根据权利要求1所述CO₂定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤三中，采用无缝钢管作为注水管，采用马丽散对致裂孔孔口段进行密封，并通过相应设置的注浆管向钻孔内注入水泥砂浆，对钻孔孔口至煤层段进行注浆封孔，之后打开水力压裂系统的水泵，通过注水管向致裂孔内注入高压水，对煤层进行压裂作业。

4.根据权利要求1所述CO₂定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤四中，采用基于激发极化法的钻孔探水仪对压裂区域煤层含水情况进行探测，将钻孔探水仪探头置于钻孔孔口，钻孔探水仪主机通过供电负电极和供电正电极向煤层供电，其中供电负电极安装在钻孔外巷道底板，供电正电极在钻孔内的探头上，由供电正电极和供电负电极在煤岩体内产生时域或频域多频电场，通过探头上的两个测量电极测量得到煤岩体电场变化信号，经预处理和A/D转换为数字信号，输入到主机的中央处理单元；主机的中央处理单元计算探测目标煤岩体的视电阻率和视极化率；

根据设定的步距，利用推杆推进探头，在每2～3m布置一个测点，重复以上步骤，探头从钻孔孔口逐步推到孔底进行逐点扫描探测，测定各点的视电阻率和视极化率，已测测点逐点生成视电阻率剖面图和视极化率剖面图；根据计算的视电阻率和视极化率的变化率，得到以钻孔轴线为中心、半径20-30米圆柱空间内及钻孔底部20-30米范围内煤岩体含水情况。

5.根据权利要求1所述CO₂定向爆破起裂与水力压裂耦合增透的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤一中，钻孔取样时，先建立三维坐标系，设掌子面为yoz面，设掌子面法向为x轴，沿xyz坐标轴方向以及相邻坐标轴轴角平分线方向这六个不同方向分别提取并制备15-25个试样，并且所述试样呈圆柱体，试样的径高比为1:2-1:3。