[发明专利]一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法

说明书

本发明提供了一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法，适用于低渗高瓦斯矿井的煤层瓦斯高效抽采。首先采用冲孔钻头，施工两排冲孔钻孔，并进行大规模水力冲孔，在煤层内形成两排以冲孔孔洞组成的卸压槽；在两排冲孔钻孔中间位置再施工1‑2个压裂钻孔，采用钢管和水泥封孔；断开冲孔钻孔的抽采管，对煤体实施煤层注水，促使煤体向两侧卸压槽位移，排出大量煤粉和水，完成对煤体的水力错动卸压增透。本发明既实现了由于煤体位移产生大量裂隙网络达到增透的效果，又实现了因煤水混合物排出达到煤体卸压的效果，有效防止了煤体应力集中效应，促使煤层瓦斯解吸，提高了瓦斯抽采效果，具有良好的工程实用价值和经济社会效益。

技术领域

本发明属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法。

背景技术

煤层瓦斯灾害是矿井五大灾害之一，是制约煤矿高效安全生产的重要因素，同时瓦斯也是一种非可再生的清洁能源。目前，矿井主要通过施工钻孔抽采煤层瓦斯的方法防治瓦斯灾害、提高资源利用率。对于大多数单一低渗突出煤层，抽采效率低、钻孔工程量大、抽采周期长成为煤层瓦斯治理面临的技术瓶颈，严重影响了矿井的正常接替计划，制约了矿井高效生产。为此，国内外煤炭从业者先后提出深孔松动爆破、水力割缝、水力冲孔、CO₂松动爆破、水力压裂等卸压增透措施，其中，水力化增透技术效果显著、实用性较强，广泛应用于低渗煤层瓦斯抽采工程中。然而，单一的水力化措施存在一定的局限性，如水力冲孔对硬煤作用效果差、施工工程量大且影响范围有限；水力割缝产生的裂隙闭合较快，尤其对于软煤裂隙持续性差；水力压裂能够形成煤层大面积裂缝，但对实体煤造缝面临裂缝数量有限、裂缝分布随机、裂缝方向难控制、容易产生局部应力集中等问题。为有效解决低渗煤层大面积卸压增透问题，亟需一种方便、高效的水力化卸压方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有工程中存在的低渗煤层大面积卸压增透问题，提供了一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法，具体步骤如下：

（1）采用钻冲一体化钻具自底板抽采巷向煤层施工两排上向穿层钻孔，钻孔穿过煤层进入煤层顶板0.5m，钻孔排间距L为30m-40m，每排钻孔孔底间距a为3-5m；

（2）以高压水为介质采用水力冲孔技术对步骤钻孔自孔底向外进行全煤段冲孔，得到水力冲孔钻孔，在煤体内部形成卸压槽和卸压带；

（3）在水力冲孔钻孔中间位置施工1-2个水力压裂钻孔并采用钢管和水泥封孔；

（4）将步骤（3）中钢管连接至高压水供给系统，向水力压裂钻孔注入高压水，促使煤体向卸压槽位移错动，并以煤水混合物的形式通过冲孔钻孔排出；

（5）煤水混合物自水力冲孔钻孔排出后，持续向水力压裂钻孔注入高压水，直至水力冲孔钻孔排出清水为止；

（6）待水力压裂钻孔与水力冲孔钻孔孔内积水完全排出后进行负压抽采，

（7）在所述水力冲孔钻孔和水力压裂钻孔之间，与水力压裂钻孔相距L/6的位置，各施工一排抽采钻孔，钻孔间距a为3-5m，并进行全煤段冲孔，之后封孔、连抽。

所述步骤（2）中高压水的压力为12f-20f MPa，所述f为煤层坚固性系数。

所述每米煤孔冲孔煤量不少于1t。

所述步骤（4）中高压水压力为20-30MPa。

所述步骤（1）中钻冲一体化钻具采用钻冲一体化钻头，具体结构参加专利“水压控钻冲割一体高效钻头”，专利申请号为201320644432.7。

本发明的有益效果：本发明通过大范围水力错动使煤层产生裂隙网络和卸压，提高单孔工程量下的卸压效果，改善煤层瓦斯抽采效果，其主要优点有：