[发明专利]一种卸压控制爆破引导水力压裂一体化消突施工方法

说明书

本发明公开了一种卸压控制爆破引导水力压裂一体化消突施工方法，先对煤巷划分多个区域，在每个区域均施工控制孔群组和爆压孔，控制孔具有瓦斯抽采、水力压裂过程中排水、煤泥和瓦斯，及后期注水等功能，爆压孔具有松动爆破、水力压裂、注气驱替等功能；控制孔冲孔后形成卸压空洞为松动爆破提供卸压空间，实现卸压控制爆破；通过控制孔和爆压孔联动，显著提高煤层增透的效果和均匀性；在卸压控制爆破引导水力压裂实现强化瓦斯抽采的同时，还能实现深度均匀消突，在此基础上耦合注气驱替，可提高治理区段煤体瓦斯抽采率，实现瓦斯均匀高效抽采；另外在煤巷掘进过程中在前方进行煤层注水，可大幅提高煤层注水均匀性，最终实现煤层均匀消突。

技术领域

本发明涉及一种卸压控制爆破引导水力压裂一体化消突施工方法，尤其适用于突出煤层煤巷条带消突领域。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿井下高瓦斯煤层采掘生产过程中发生的一种严重动力灾害，根据对发生突出的作业地点统计，突出多数发生在煤巷掘进工作面，占所有突出次数的66.2％。在煤巷掘进过程中，经常出现校检指标超限，严重影响煤巷掘进速度，如何保证煤巷的安全、快速掘进，实现采掘工作面的协调和正常接替，是生产现场亟需解决的问题。长期以来，底板密集穿层钻孔加水力冲孔的方法，被广泛应用于众多高瓦斯突出矿井煤巷条带突出危险性的消除，这种技术消除突出危险性的效果较好，但是其需要施工大量钻孔、导致人力物力难以为继，给瓦斯预抽留下的时间较少，严重制约了瓦斯灾害治理的效率，阻碍了采掘接替；此外，水力压裂技术应用后煤层裂缝扩展单一、致裂不均，且易发生煤泥堵塞裂缝，导致增透效果较差，难以被广泛推广；同时，其他单一增透技术均无法使瓦斯均匀高效抽采，且易形成空白带区域，给煤巷掘进留下隐患。此外，随着矿井开采深度加深，煤层高应力、高瓦斯、微孔隙、高吸附和低渗透等特性愈发显著，导致其突出危险性增强，且瓦斯愈发难以抽采，现有技术难以同时实现瓦斯高效抽采和煤层深度消突的作用，因此如何提供一种新的方法，通过多技术协同及优化耦合在煤体内部构建网络化裂隙通道、强化瓦斯抽采并实现深度均匀消突，以充分保障煤巷安全快速的掘进，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种卸压控制爆破引导水力压裂一体化消突施工方法，通过多技术协同及优化耦合在煤体内部构建形成裂隙网络，从而在实现强化瓦斯抽采的同时，还能实现深度均匀消突，以充分保障煤巷安全快速的掘进。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种卸压控制爆破引导水力压裂一体化消突施工方法，具体步骤为：

A、先沿煤巷长度方向将煤巷等长度划分成多个区域，选择一个区域，从低位巷向该区域四周依次间隔施工多个底板穿层控制孔，从而形成控制孔群组，接着在各个控制孔内进行水力冲孔作业，使每个控制孔处于煤巷内的部分均产生卸压空洞，促进卸压空洞周围卸压瓦斯解吸，冲孔完毕后对各个控制孔封孔，最后将每个控制孔内的橡胶管与瓦斯抽采管和压裂防喷装置连接，连接完毕后将各个瓦斯抽采管与瓦斯抽采系统连接，从而对各个控制孔进行瓦斯抽采；

B、从低位巷向步骤A中选择的区域中心施工爆压孔，完成后在爆压孔的煤层段开展松动爆破作业，利用该区域四周控制孔群组冲孔卸压形成的自由面诱导爆破裂纹扩展，增大爆破能量传播范围和效果，在爆压孔周围产生复杂裂隙网络；

C、爆破完毕后继续在爆压孔进行高压水力压裂作业，高压水将沿着爆压孔周围的复杂裂隙网络流动运移，同时进一步驱动裂隙网络的扩展，直至与四周控制孔群组中的一个控制孔连通；

D、步骤C中的控制孔被压透与爆压孔连通后，部分瓦斯、水和煤泥会经卸压空洞涌入孔内，该控制孔相连的压裂防喷装置被迅速打开，防止喷孔发生，并暂停爆压孔的压裂作业，完成防喷工作后卸除压裂防喷装置，采用爆压封孔器对该控制孔进行耐压封孔；

E、被压透的控制孔封孔完毕后，继续在爆压孔进行水力压裂作业，当控制孔群组其他任意一个控制孔被压透后，对当前控制孔重复步骤D的过程，如此持续直至所有控制孔均被压透连通，停止压裂作业；