[发明专利]深部低渗透高瓦斯煤层区域强化增透抽采方法

权利要求书

1.一种深部低渗透高瓦斯煤层区域强化增透抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，标识压裂孔和引导孔；

在巷道顺槽选取煤壁完整、远离采动应力影响范围的位置为煤体强化增透区域，依次标识三个呈水平布置的压裂孔，压裂孔深度20-30 m，钻孔间距5-15 m，相邻两压裂孔连线中心点上下施工两个引导孔，各引导孔终孔位置与中间压裂孔相聚，引导孔与相邻俩个压裂孔连线中心的垂直高度为压裂孔间距的1/6-1/4；

第二步，冷热水耦合强化增透装置准备就绪，并进行液氮、液态C0₂及CaO粉末的灌装；

所述冷热水耦合强化增透装置包括高压水供给组件（A）、液态C0₂及CaO粉末泵送组件（B）、预裂装置（C）和钻头（1），所述高压水供给组件（A）包括水箱（2）、高压泵（3）和输送软管，所述液态C0₂及CaO粉末泵送组件（B）包括液态C0₂及CaO粉末罐（4）、电泵（5）和输送软管；所述预裂装置（C）包括外壁带有泄压孔（6a）的圆筒形钻杆（6），每个泄压孔（6a）内装有耐压片，所述圆筒形钻杆（6）内由下到上依次设有液氮储存罐（7）、加热密封推板（8）、液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）、一号单向阀（10）和液态C0₂及CaO粉末上储存罐（11），所述液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）、液态C0₂及CaO粉末上储存罐（11）的侧壁上分别缠绕设置有高热电阻丝（15），在圆筒形钻杆（6）的底部开有锥形内螺纹孔用于与钻头（1）的顶部锥形头相连，在圆筒形钻杆（6）的侧壁上正对液氮储存罐（7）开孔并安装有液氮加注单向阀（12），所述液态C0₂及CaO粉末泵送组件（B）通过软管接入预裂装置（C）顶部；所述钻头（1）采用空心结构，钻头（1）内由下到上设有液氮储存室（17）和二号单向阀（18），在钻头（1）的侧壁上开设有呈圆周均布的喷射孔（1a）与液氮储存室（17）相连；所述液氮储存罐（7）、液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）上分别设置有限位器（20），对加热密封推板（8）的上下行程进行限位；还包括控制台（21）,所述圆筒形钻杆（6）上穿设有纵向延伸的主线路（22），高热电阻丝（15）、加热密封推板（8）均通过主线路（22）与控制台（21）相连；

启动灌装泵，将液氮经由液氮加注单向阀（12）灌装至液氮储存罐（7）中，灌装开始前移动加热密封推板（8）至下部的限位器（20）位置，随着灌装进行加热密封推板（8）开始上移，直至加热密封推板（8）移动到上部的限位器（20）位置处停止灌装；

待液氮灌装完毕后灌装液态C0₂及CaO粉末，待液态C0₂及CaO粉末上储存罐（11）灌满后继续向罐内加压，通过一号单向阀（10）向液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）中加入液态C0₂及CaO粉末，直至灌满为止；

第三步，施工压裂孔、引导孔及压裂孔冷增脆处理；

按照第一步中标识的压裂孔和引导孔位置，在煤体工作面上进行联合水平钻孔，每个压裂孔均配备预裂装置（C）、钻头（1），共用一套液态C0₂及CaO粉末泵送组件（B），所有引导孔共用一套高压水供给组件（A）；

在巷道标识的钻孔位置处水平向前钻孔，冷热水耦合强化增透装置在液压钻机的作用下持续旋转水平向前行进钻孔，在钻进过程中，每钻进一段距离，通过加热密封推板（8）向液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）中的液态C0₂缓慢加热，从而使液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）内气压升高推动加热密封推板（8）向前移动，以增加液氮储存罐（7）压力；当液氮储存罐（7）压力达到二号单向阀（18）的开启压力时，液氮经钻头（1）的喷射孔（1a）喷出冷却煤体以增加煤体脆性；不断重复，直至钻头（1）到达预定增透深度；

第四步，压裂孔分段延时预裂增透；

先向液态C0₂及CaO粉末下储存罐（9）中的高热电阻丝（15）通电，液态C0₂瞬间吸热汽化极速膨胀，使一号单向阀（10）反向锁死，延时0.1～0.3s后向液态C0₂及CaO粉末上储存罐（11）的高热电阻丝（15）通电，液态C0₂瞬间吸热汽化极速膨胀，两个液态C0₂及CaO储存罐中的液态C0₂吸热汽化产生的冲击波，先后冲破泄压孔（6a）的耐压片后，气态C0₂携卷着CaO粉末从泄压孔（6a）排出，对周围煤体产生巨大的冲击作用，对煤体产生剪切作用，使煤体内部产生主裂隙并使CaO粉末充满煤体裂隙，执行完上述步骤后，退出预裂装置及钻头；

第五步，引导孔中压注CaO粉末；

向注粉器中加入CaO粉末，通过井下压风向中间压裂孔压注CaO粉末，待所有引导孔都出粉时，停止压注CaO粉末；

第六步，引导孔高压注水产生次裂隙，同时进行水热耦合进一步促进瓦斯解吸；

采用常规封孔方式对引导孔封孔，通过高压水供给组件（A）向引导孔中压注高压水，使引导孔产生裂隙并与压裂孔产生的主裂隙连通，高压水注入到预裂产生的主裂隙中，同时高压水与CaO混合产生大量的热，促使煤体中的瓦斯迅速解吸并通过主裂隙和次生裂隙组成的裂隙网络排出，至水流从原压裂孔中排出注水结束；

第七步，将压裂孔、引导孔引入到工作面瓦斯抽采系统中抽采瓦斯气体；

至此，一组耦合强化增透单元进行完毕，继续重复操作，直至对整个工作面完成。