[发明专利]低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法

权利要求书

1.一种低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据低渗透突出危险煤层空间位置布设微震拾震器，监测突出矿井低渗透煤层的微震事件，包括主动微震事件和被动微震事件；

S2、基于微震事件定位结果和微震到时数据反算震动波纵波波速分布；

所述步骤S2中，反算震动波纵波波速分布基于微震纵波理论到时与实际到时相同的原理，反算的速度连续模型为：

其中T_i为微震纵波理论到时，t₀为震源发生时间，S为微震事件坐标点(x，y，z)上的慢度值，L_i为震源位置到各微震拾震器的传播射线；传播射线的初始位置为微震事件定位得到的(x，y，z)，终点位置为各微震拾震器的安装位置坐标(x_i，y_i，z_i)；

将反算区域划分为M×N×Z的网格，则微震事件理论计算到时为震动波在各网格内传播的时间累加与震源初始时间的和，即：

其中，S_j为传播射线在网格j的慢度，G_ij为第i条传播射线在网格j传播路径的长度；初次计算沿网格节点的直线段计算用时最短的路径，再利用射线弯曲算法，对网格内的路径取中间点，分解初始路径为两个分段，计算中间点的S梯度，并调整中间点的位置，通过迭代计算逐步改进传播路径和传播慢速；

其中，反算迭代次数不小于10次，用于震动波波速分布反算的微震事件总数量不低于50个，微震事件位置须位于待卸压消突区域内，最终得到网格节点震动波纵波波速V，通过surfer软件绘制震动波纵波波速分布云图；

S3、根据震动波纵波波速分布划分煤层致密带和疏松破碎带；

S4、在煤层致密带附近顶底板或对应瓦斯抽采专用巷道布置单排定向钻孔；

S5、定向钻孔施工完成后，进行注浆封孔、连接水力压裂设备；

S6、利用水力压裂设备进行压裂，压裂完成后放水卸压；

S7、在煤层致密带打抽采钻孔进行瓦斯抽采。

2.根据权利要求1所述的低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S1中，布设的微震拾震器不少于6个，所述微震拾震器能够接收到距离不小于2000m处的震动信号；所述微震拾震器布设在待消突区域附近大巷、机巷、风巷或瓦斯抽采专用巷道，相邻微震拾震器的水平间距在100m～150m之间，垂直落差大于待消突区域煤层厚度，所述微震拾震器将待卸压消突区域包围，用于监测区域内微震事件坐标(x，y，z)和接收微震到时数据。

3.根据权利要求1所述的低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S3中，致密带S_h划分标准为V≥5100m/s∪V_G≥10％，疏松破碎带S_w划分标准为V＜5100m/s∪V_G≤10％；

其中，波速变化值V为反算区域某点的震动波纵波波速值，为反算区域震动波纵波波速的平均值。

4.根据权利要求1所述的低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S4中，定向钻孔标准间距d＝30m，钻孔数量n根据致密带长度确定；

根据致密带最大震动波纵波波速的不同，实际钻孔间距计算公式如下：

其中V_Max为反算区域最大震动波纵波波速，V_Z为疏松破碎带正常震动波纵波波速，单位m；钻孔数量n＝L/D，其中L为致密带长度。

5.根据权利要求4所述的低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，定向钻孔施工中，穿岩层部分的钻孔施工角度与巷道煤壁法相夹角在0～60°之间；定向钻孔穿煤层孔的施工角度与煤层倾向夹角在±3°之间。

6.根据权利要求1所述的低渗透突出危险煤层区域精准卸压与强化瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S5中，定向钻钻孔孔径不小于98mm，通过定向钻机保证钻孔穿过致密带区域，封孔采用水泥砂浆和聚氨酯进行封孔。