[發明專利]一種井上井下聯合卸壓消突煤層快速掘巷法

在審

• 申請號: 201410151121.6
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN105019935A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 馮立杰;王金鳳;翟雪琪;王延峰;岳俊舉;潘云波;張博;盧明;秦穎;王亞州;王宇彬
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及低滲、高突煤層瓦斯卸壓消突和煤層快速掘巷領域，尤其適合于煤層地應力各向基本同性的煤層快速掘巷。

背景技術

煤層氣（瓦斯）是煤的礦產資源，主要以吸附態形式賦存于煤層中。隨著我國部分礦井開采深度不斷增加，瓦斯含量增高，瓦斯存儲壓力增大，且由于我國煤層氣儲層透氣性差等原因，賦存于煤層中的瓦斯對煤層快速掘巷和開采等工作帶來巨大的安全隱患，危險性加大。因此，在高瓦斯含量煤層的掘巷中必須先對其進行卸壓消突。

目前，我國在煤層快速掘巷過程中用于瓦斯卸壓消突的方法主要有兩種。一種方法是，在井下掘巷過程中，對采掘工作面進行合理的布孔并打鉆，在水平孔中安裝壓裂管道，壓裂管道進口處與煤層工作面之間進行封堵，利用水力壓裂對待采煤層進行壓裂，以期降低待采煤層瓦斯含量和壓力。但由于水力壓裂過程中水壓達到30MPa以上，壓裂管道進口處與煤層工作面之間易發生誘導突出事故，該方法達不到消突目的，且危險系數較高。另一種方法是從地面打直井到煤層合理位置進行水力壓裂，采取井上抽采技術對待采煤層卸壓消突。由于開采深度增加，該方法對煤層瓦斯抽采周期長，且存在盲區。

發明內容

本發明的目的在于提供一種井上井下聯合卸壓消突煤層快速掘巷方法，采用地面直井水力壓裂和井下鉆水平抽采孔卸壓消突相結合的方法，解決現有兩種技術中存在的問題。

為解決以上問題，本發明通過下述技術措施（步驟）實現：

（1）由目標煤層分布特點，確定煤層掘進巷道，根據水力壓裂影響區和煤層地應力方向，在地面進行布井設計；

（2）在地面布井位置鉆直井至目標煤層，煤層頂板以上采取套管完井，煤層頂板以下采取復合材料完井；

（3）在地面利用高壓水力壓裂泵依次對地面直井注入高壓水，對目標煤層進行水力壓裂，進行煤層結構再造，增大煤層導流能力；

（4）利用地面瓦斯抽采裝置，通過地面直井對目標煤層進行瓦斯抽采，直至無法排采為止；

（5）在目標煤層掘進巷道工作面上合理布孔鉆水平抽采孔，形成水平抽采孔影響區，水平抽采孔影響區與水力壓裂影響區溝通，形成瓦斯運移通道，增大煤層透氣性；

（6）在煤層掘進巷道中設置井下瓦斯抽采裝置通過水平抽采孔對目標煤層進行二次瓦斯抽采，直至目標煤層瓦斯含量和壓力到達安全開采標準以下為止；

（7）經過兩次對目標煤層瓦斯抽采處理后，達到煤層卸壓消突目的，可采用常規煤層快速掘巷技術對目標煤層進行掘巷；

（8）根據水平抽采孔的影響區范圍，確定目標煤層掘進距離，重復（5）～（7），直至整個煤層巷道掘進工作完成。

所述地面直井的數量和分布情況，應根據地質條件、目標煤層分布特點、煤層地應力方向和水力壓裂作用范圍共同確定，水力壓裂范圍須覆蓋整個煤層掘進巷道；所述井下水平抽采孔數量和分布情況，應根據井下巷道煤層工作面大小、煤層分布特點和地面直井水力壓裂作用范圍共同確定；所述井下水平抽采孔向前鉆進距離，應根據井下瓦斯抽采裝置抽采能力大小確定。

本發明有益效果如下：

本發明所采用的一種井上井下聯合卸壓消突煤層快速掘巷方法，利用多個地面直井對目標煤層進行水力壓裂，在目標煤層中形成有規律的壓裂帶，利用地面瓦斯抽采技術對目標煤層進行預先瓦斯抽采，降低煤層瓦斯含量與壓力；同時在井下巷道中對目標煤層工作面進行布孔鉆水平孔，利用井下抽采技術對目標煤層進行再一次的瓦斯抽采，最終達到煤層瓦斯含量安全標準一下，井上井下聯合卸壓消突方法可更大程度的使卸壓通道增多，煤層卸壓空間增大，煤層透氣性增強，給煤層內部卸壓、瓦斯釋放和流動創造有利條件，使得煤層瓦斯含量達到可采標準，降低安全隱患，實現煤層快速掘巷。

附圖說明

圖1為本發明的井上井下聯合卸壓消突煤層快速掘巷整體結構示意圖；

圖2為本發明的地面直井水力壓裂影響區示意圖；

圖3為本發明的井下水平抽采孔分布示意圖；

圖中標記為：1：目標煤層；2：地面；3：地面直井；4：煤層頂板；5：水平抽采孔；6：掘進巷道工作面；7：煤層底板；8：水力壓裂影響區。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明的一個實施例作進一步描述：

所述的一種井上井下聯合卸壓消突煤層快速掘巷法，如圖1、圖2和圖3所示，具體實施步驟如下：

步驟1：由目標煤層1分布特點，確定煤層掘進巷道，根據水力壓裂影響區8和煤層地應力方向，在地面2進行布井設計；