[发明专利]煤矿瓦斯治理及区域消突方法

权利要求书

1.一种煤矿瓦斯治理及区域消突方法，其特征在于：

在井下采煤工作面(采面)或条带区域钻水平长钻孔，压裂煤层；在井下钻瓦斯抽采短钻孔，抽采瓦斯；

所述水平长钻孔可布置于煤层、或煤层顶板的岩层、或煤层底板的岩层；

所述水平长钻孔长度小于或等于拟治理和消突的采煤工作面的推采长度或拟治理和消突的煤巷条带的长度；

使用石油天然气领域所使用的大功率地面压裂设备；

使用压裂管线建立煤矿井下采面或煤巷条带区域所述水平长钻孔与所述地面压裂设备间的管线连接通道；

利用经由所述压裂管线输送的来自所述地面压裂设备的压裂介质，对所述采面或条带区域的目标煤层或所述煤层顶、底板进行压裂，建立瓦斯运移通道；

建立瓦斯抽采通道，所述瓦斯抽采通道由井下水平长钻孔、瓦斯抽采短钻孔和井下瓦斯抽采管道组成，在采面两巷布置若干顺煤层瓦斯抽采短钻孔，主要利用所述井下瓦斯抽采短钻孔抽采瓦斯；

通过对井下采面所述水平长钻孔注入的所述压裂介质的压力和液量的控制，实现对区域压裂的范围控制，注入煤层的所述压裂介质的压力和液量，根据压裂范围、煤层厚度、煤质硬度等参数确定，所述压裂介质的注入压力≥20MPa，≤115MPa，所述压裂介质排量5-9m3/min。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述水平长钻孔内下入分段压裂工具，对所述采面目标煤层或所述煤层顶、底板进行分段压裂。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述分段压裂工具包括裸眼封隔器、套管封隔器、双向锚定封隔器、液压封隔器、轨道封隔器。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：煤矿井下采面或煤巷条带区域的所述水平长钻孔的孔眼轨迹可全部位于煤层，也可部分位于煤层、部分位于煤层顶板层或煤层底板层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在煤层顶板钻孔是沿煤层与煤层顶板交界面钻孔，钻孔与煤层之间的距离小于或等于第一阈值；沿煤层底板钻孔是在煤层与底板交界面钻孔，钻孔与煤层之间的距离小于或等于第二阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井下瓦斯抽采短钻孔是从与所述目标煤层邻近的上、下岩巷或从已开掘的主煤巷(采面两巷)向所述目标煤层钻的短钻孔；

所述井下瓦斯抽采短钻孔布置在所述水平长钻孔对所述目标煤层或煤层顶、底板压裂后得到的若干个网状裂缝区域，在每个所述网状裂缝区域内钻一个或多个井下瓦斯抽采短钻孔，并汇总到所述瓦斯抽采管道，建立瓦斯抽采通道；

所述瓦斯抽采通道还包括多组瓦斯抽采短钻孔，在分段压裂形成多个压裂区域时，分别针对每个压裂区域从采面两巷或邻近岩巷钻多组顺煤层或穿煤层瓦斯抽采短钻孔；

从采面两巷布置的所述顺煤层瓦斯抽采短钻孔的长度为采面长度的一半，或略短于或略长于采面长度的一半；

所述顺煤层瓦斯抽采短钻孔的间隔距离计算公式为：S＝(Q·T)/[L·M·γ

(Wy﹣Wd)]；其中，S表示短钻孔间距，Q表示短钻孔单孔抽采量，T表示煤层瓦斯抽采达标时间，L表示短钻孔长度，M表示煤层厚度，γ表示煤的容重，Wy表示煤层原始瓦斯含量，Wd表示抽采达标煤层瓦斯含量；

在所述瓦斯抽采短钻孔的孔口安设防喷装置，防止钻进过程中压裂介质或瓦斯突然喷出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该方法进一步包括：

利用所述瓦斯抽采管道对所述压裂区域的煤层瓦斯进行正压或负压抽采。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在所述目标煤层的主煤巷(采面两巷)内或与所述目标煤层邻近的岩巷内布置钻场；

在所述钻场内采用定向钻机施工水平长钻孔。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述水平长钻孔与所述地面压裂设备间的所述管线连接通道，用于输送压裂介质，所述压裂介质包括水、砂混合液、纯氮气、氮气泡沫液体等，所述压裂介质的具体成分、比例根据煤层或岩层的特质进行选择。