[发明专利]一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置

说明书

本发明公开了一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，该方法的具体步骤为：在煤层上利用钻机形成钻孔；用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20‑40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。本发明提供的煤层压裂方法，压裂效果好，安全性高。

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采技术领域，具体为一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置。

背景技术

根据煤矿瓦斯治理十二字方针，我国从强化瓦斯综合治理，鼓励瓦斯治理新技术的应用等方面给予极大的政策支持。

穿层钻孔预抽瓦斯是煤与瓦斯突出矿井防治煤巷掘进及采面回采时突出的主要措施，也是高瓦斯煤层降低煤层瓦斯涌出量，解决采掘过程中瓦斯超限的常用方法。如何增大钻孔的影响范围，提高钻孔的预抽效果，一直是人们十分期望解决的问题。国内外采用的方法不少，密集钻孔抽放、水力冲孔、扩大钻孔直径等是其中有效的手段，但是大量试验和理论研究表明，随着煤层开采深度的增加，地应力不断增大，煤层渗透率随之减小，从而导致密集钻孔抽放、水力冲孔方法因泄压面积有限而抽采效率不高。另外，施工大直径钻孔面临着垮孔严重、排渣困难、有效孔段长度短以及钻机负荷急剧增大等技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，该方法的具体步骤为：

S1、在煤层上利用钻机形成钻孔；

其中，采用钻孔设备在煤层上施工钻孔，并且钻孔设备位于巷道内，在采用钻孔设备在煤层上钻孔时，需要从巷帮向煤层打孔；

S2、用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；

其中，为避免向钻孔注入液体的时候，液体从操作端流出，采用封孔装置对钻孔进行封孔，封孔材料可以为水泥砂浆、木楔黄泥或聚氨酯泡沫。

S3、采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20-40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；

S4、将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；

S5、对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。

进一步的，抽气点与注气点之间若有距离时，可先在煤层中建立瓦斯抽气，以形成氯气定向驱赶瓦斯的气流通道，若将该距离视为一段通道的话，则可通过设备及管阀系统形成闭环回路，对瓦斯进行氯化反应处理。

进一步的，可通过管阀系统，定时互换注气点与抽气点。

进一步的，所述混合压裂液包括压裂液、支撑剂和静态压裂剂，所述静态压裂剂包括外壳和包裹在所述外壳内的静态破碎剂，所述压裂液用于压裂所述煤层以在所述煤层中形成裂隙，使所述支撑剂和所述静态压裂剂进入所述裂隙，所述支撑剂用于支撑所述裂隙，所述静态压裂剂用于在所述外壳水解后将所述静态破碎剂释放到所述裂隙中，以使所述静态破碎剂吸水膨胀，扩展所述裂隙形成所述裂隙网。

进一步的，所述外壳为明胶外壳，所述明胶为水溶性明胶、改性明胶或水溶性明胶聚合物。

进一步的，所述静态破碎剂为氧化钙系静态破碎剂、氧化镁系静态破碎剂或硅酸盐系静态破碎剂。