[发明专利]一种突出煤层水力相变致裂石门揭煤方法

摘要

一种突出煤层水力相变致裂石门揭煤方法，适用于高瓦斯突出煤层石门揭煤作业。在石门揭煤工作面距煤层的最小法向距离大于或等于7m位置处，向揭煤区域分别多个钻孔，采用常规胶囊封孔煤层注水技术，将水通过钻孔注入煤层，注水结束后，通过常规制冷冻结技术将注水孔周围煤层冻结，冻结过程中煤层中的自由水逐渐由液态转化为固态，水在相变过程中体积膨胀9.1％；冻结结束后，冻结煤层吸收井下环境热量逐渐融解。冻融结束后，将注水孔与瓦斯抽采管路连接进行瓦斯抽采、或者在相变致裂区域向煤层实施瓦斯抽采钻孔进行瓦斯抽采。当煤层瓦斯含量小于8m³/t时停止瓦斯抽采，再次向注水孔注水，完成煤层的二次冻结，然后按照常规揭煤方法揭开煤层。

主权项

一种突出煤层水力相变致裂石门揭煤方法，其特征在于，包括以下步骤：a．在石门揭煤工作面（2）距煤层（1）的最小法向距离大于或等于7m位置处，穿过保护岩柱（4）向煤层（1）分组布置相变致裂单元，每个相变致裂单元包括一个注水孔（5）、两个冻结孔（7）和两个测温孔(6)，实施过程如下：首先施工注水孔（5），然后在注水孔（5）的两侧分别施工一个冻结孔（7），冻结孔（7）距离注水孔（5）孔口距离为0.2~0.5m，终孔距离为5~10m，然后在注水孔（5）与两个冻结孔（7）中间分别施工一个测温孔（6）；b．向注水孔（5）中送入高压注水管（9），采用胶囊封孔器（12）对注水孔（5）进行封孔；将温度传感器（16）送入测温孔（6）中，对测温孔（6）进行注浆封孔；将冻结管（17）送入冻结孔（7）内，送入深度为不小于冻结孔（7）深度的80%；c．将高压注水管（9）和注水孔（5）相连接，采用高压注水泵（8）通过高压注水管（9）向注水孔（5）中注入高压水，注水的压力为3‑15MPa，待注水孔（5）周围煤壁出现渗水现象、或注水压力突然降低、或持续注水压力无明显变化时停止注水；d．将冻结孔（7）内的冻结管（17）与井下冻结系统（18）相连接，通过冻结管（17）对煤层（1）进行冻结相变致裂，相变致裂过程中，设在两个测温孔（6）内的温度传感器（16）分别经数据线(14)将煤层（1）内的温度信号传输给数字温度显示仪(13)，通过数字温度显示仪(13)实时监测两个测温孔（6）内煤层的温度，当两个测温孔（6）内煤层的温度达到‑3℃时，则判断出该相变致裂单元内的注水煤层已经冻结；e．完成相变致裂之后，关闭冻结系统（18），使冻结后的煤层（1）吸收井下环境热量逐渐融解，当数字温度显示仪(13)显示两个测温孔（6）内的温度均大于3℃时，则认为相变致裂范围内冻结煤层（1）中的水全部从固态转化为液态，完成一个单元的相变致裂过程；f．将注水孔（5）与瓦斯抽采管路相连，按常规技术在相变致裂后的单元内进行瓦斯抽采；g.重复步骤a、b、c、d、e、f，进行下一单元的相变致裂和瓦斯抽采，周而复始，直至完成所有单元内的相变致裂和瓦斯抽采；h．当煤层（1）瓦斯含量小于8m³/t时，停止瓦斯抽采，再依次向所有相变致裂单元的注水孔（5）注水并进行冻结，当所有测温孔（6）内煤层的温度都达到‑3℃时，则判断相变致裂单元内的注水煤层已经冻结； i．按照常规揭煤方法揭开煤层。