[发明专利]一种液态氮气与水压预裂复合增透用于煤层瓦斯抽采的方法

说明书

本发明涉及煤层中瓦斯抽采技术领域，提供了一种液态氮气与水压预裂复合增透用于煤层瓦斯抽采的方法，包括钻孔、第一次压裂、排水、第二次压裂、第三次压裂和抽采瓦斯。本发明通过采用复合增透的方法，对煤层内的抽采钻孔分别进行第一次压裂、第二次压裂和第三次压裂，实现抽采钻孔内形成的裂隙不断扩增，增透效果好，便于后续的瓦斯抽采作业。

技术领域

本发明涉及煤层中瓦斯抽采技术领域，具体地说，涉及一种用于煤层中瓦斯的增透抽采的方法，特别适用于高瓦斯低渗透性煤层中瓦斯的强化抽采。

背景技术

我国煤矿多为高瓦斯低透气性矿井，在煤矿开采过程中，瓦斯突出与瓦斯爆炸事故时有发生，造成严重的人身伤亡和财产损失等后果。因此，随着社会的进步和对能源需求的增加，如何有效解决低透气性煤层的瓦斯抽采问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。国内外煤炭科研人员针对上述问题进行了广泛的研究，创造了多项增透技术措施，主要包括深孔松动爆破和深孔控制爆破、水力冲孔、水力割缝、加沙致裂预抽、液态二氧化碳相变致裂等。这些技术存在如下缺陷：

一、深孔松动爆破技术具有影响半径小，持续时间短等缺点。

二、水力冲孔技术和水力割缝技术：以水为介质，需大量的水资源，而且产生大量的水、煤渣、岩石等混合物，影响巷道的环境，工人生产条件恶劣。

三、加沙致裂技术：以水、沙为介质，存在同样的缺点。

四、深孔预裂爆破，液态二氧化碳相变致裂也是一种煤层瓦斯增透的方法，现在在煤矿生产中采用也比较多，是一种大家熟知的技术，其不足之处是，爆破的范围小，而且只是使完整的煤层构造出一些裂隙，让瓦斯气体有了一些通道，在其自身的压力下流动，在人为的抽采。

同时，现有煤层瓦斯抽采技术均是通过增加瓦斯通道的数量，让其自身通过扩散来达到抽采瓦斯的目的。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明的目的在于提供一种液态氮气与水压预裂复合增透用于煤层瓦斯抽采的方法，采用该方法,能够实现将抽采钻孔内的裂隙不断扩大的目的，增透效果好，便于后续的瓦斯抽采作业。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

一种液态氮气与水压预裂复合增透用于煤层瓦斯抽采的方法，包括以下步骤：

S1.钻孔：在预定的煤层钻出抽采钻孔；

S2.第一次压裂：连接水力压裂管路，利用水力压裂管路向所述抽采钻孔内输送水使所述抽采钻孔内形成裂隙；

S3.排水：撤离所述水力压裂管路并排出所述抽采钻孔内的水，所述裂隙内的水残留在所述裂隙中；

S4.第二次压裂：连接液氮输送管路，利用所述液氮输送管路向所述抽采钻孔内输送液氮使所述裂隙内的水凝结成冰，通过水凝结成冰时体积膨胀10％，使所述裂隙发育形成新的裂隙；

S5.第三次压裂：当所述抽采钻孔内的状态达到平衡时停止液氮输送，同时撤离所述液氮输送管路，所述抽采钻孔内的温度升高，液氮气化为氮气，体积膨胀600～700倍，使得所述新的裂隙再次发育，最终形成瓦斯通道；

S6.抽采瓦斯：连接瓦斯抽采管路，利用所述瓦斯抽采管路抽采瓦斯。

进一步地，步骤S1中还包括封堵所述抽采钻孔的进口，具体步骤为：

S11.在所述抽采钻孔的进口处插入注浆封孔管，向所述注浆封孔管内注入注浆封孔材料，并预留供水力压裂管路、液氮输送管路和瓦斯抽采管路通过的通道。

S12.待所述抽采钻孔的进口封堵完成后撤离所述注浆封孔管。

进一步地，所述水力压裂管路包括清水输水管和矿用清水泵，所述矿用清水泵用于向所述抽采钻孔内供水。