[发明专利]松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法

说明书

本发明涉及一种松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法，属于煤矿技术领域，提供了一种施工方便，施工成本低，有效提高了瓦斯治理效率，节约了条带瓦斯治理巷道工程量的松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法，所采用的技术方案为按照以下步骤进行操作，a、地质精探，采用千米钻机沿目的煤层顶板施工一个探测孔，并对探测孔采用水泥砂浆进行全孔封闭；b、千米钻机定位钻进，c、钻孔封堵，采用无缝钢管和水泥砂浆对压裂孔进行封堵，d、对钻孔进行水力压裂实验，e、压裂效果检验，采用瞬变电磁物探法和钻探两种方法，对压裂范围进行验证，经验证压裂半径为40‑50m；本发明广泛用于煤矿瓦斯的抽采。

技术领域

本发明涉及一种松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法，属于煤矿技术领域。

背景技术

我国煤炭地质赋存条件差、硬度低、瓦斯含量高和透气性低，且随着煤炭开采深度的增加，煤层透气性将更低，大部分为较难抽采煤层；同时，由于煤层松软，在煤层中施工瓦斯抽采钻孔时易发生塌孔、喷孔、卡钻等问题，使得瓦斯抽采钻孔很难成形，很难达到抽采钻孔的设计要求。

随着高瓦斯低透气性煤层卸压增透技术的研究及科学技术的发展，2008年以来在国内一些矿井开展了煤矿井下煤岩体水力压裂工业性试验，初步显示其具有增大煤体透气性、降低地应力以及卸压范围大的特点，为低透气性、无保护层开采的突出煤层瓦斯治理提供了一条新的途径。

国内外在松软本煤层中难以实现区域有效增透，相关研究较少，通过顶(底)板顺层长钻孔压裂增透来解决顺层抽采困难的相关研究更是少之又少；因此，我公司创造性地提出在煤层顶板中施工钻孔，进行水力压裂，达到煤层增透、消除煤与瓦斯突出的目的。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种施工方便，施工成本低，有效提高了瓦斯治理效率，节约了条带瓦斯治理巷道工程量的松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为松软煤层顶板顺层岩石长钻孔多泵协调压裂增透方法，按照以下步骤进行操作，

a、地质精探，采用千米钻机沿目的煤层顶板施工一个探测孔，通过探测孔探测，使压裂孔精确位于目的煤层顶板上1m，并对探测孔采用水泥砂浆进行全孔封闭；

b、千米钻机定位钻进，根据探测孔探测的煤层产状，在煤层顶板上1m采用千米定向钻机施工压裂孔，根据生产需要，压裂孔孔深100-500m；

c、钻孔封堵，采用无缝钢管和水泥砂浆对压裂孔进行封堵，在封堵时，孔口段进行扩孔，采用聚氨酯化学材料进行封堵；其中，孔口段封堵：下管完成后对孔口3m进行封堵，先向孔口2～3m位置采用棉纱加聚氨酯化学材料进行封堵，0.5～2m位置采用水泥砂浆封堵，孔口0.5m段位置采用聚氨酯化学材料和水泥砂浆一起封堵；孔内注浆：孔口封堵完成后，水泥和聚氨酯凝固72小时后，通过注浆管对压裂孔进行注浆封孔，压裂管返浆，水泥砂浆封堵至煤层顶板1m以外；注浆完成后采用高压水对压裂管内水泥浆液进行清洗直至流清水为止；

d、对钻孔进行水力压裂实验，采用以下计算公式，计算出钻孔水力压裂煤岩体破裂时的泵组压力和总注水量，

(1)煤岩体破裂时泵组压力计算，

煤岩体破裂时的泵组压力应为煤岩体破裂压力和管道摩阻之和；

煤岩体破裂压力的确定依据公式：

p_f≥σ₁+σ₃-2(σ₁-σ₃)cos2θ+R_t

其中：

p_f为破裂压力，MPa；