[發明專利]一種基于低滲煤層氣相壓裂瓦斯快速抽采技術的新方法

在審

• 申請號: 201410608701.3
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104594866A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 曹運興;張軍勝;田林;曹永恒;石玢;郭德濤;馬兵;孫丙周
• 申請（專利權）人: 河南神華能源工程有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于防治煤與瓦斯突出技術領域，涉及一種在高瓦斯煤層開采前的改變原始煤層地應力狀態和瓦斯賦存狀態的防治煤與瓦斯突出的方法。

背景技術

煤與瓦斯突出是世界煤炭行業最為嚴重的災害。中國的煤與瓦斯突出災害頻發，隨著煤礦開采深度的增加，地應力和瓦斯壓力也隨之增大，瓦斯含量增高。瓦斯災害給我國的煤炭安全生產帶來了巨大威脅，嚴重制約著煤炭行業的可持續發展。

改變地應力狀態、增加透氣性、降低瓦斯壓力和瓦斯含量是防治煤與瓦斯突出的最主要技術途徑。我國當前防治煤與瓦斯突出的措施主要有區域性防突措施和局部性防突措施，包括本煤層密集鉆孔技術、水力壓裂技術、水力沖孔技術、水力割縫技術、深孔松動爆破技術等方法。這些技術方法一定程度上起到了防治煤與瓦斯突出的效果，但仍有一定局限性。如炸藥爆破消突措施增加直接災害發生率，水力壓裂易串流甚至破壞抽采系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種防治煤與瓦斯突出方法，本發明提供的高壓氣相壓裂方法可以極大地緩解地應力集中現象，開啟煤層割理系統，增強煤層的透氣性，提高瓦斯解吸速度和抽采效率，降低瓦斯壓力和瓦斯含量，緩解瓦斯突出危險性。

主要采用如下技術方案：

該方法采用氣相壓裂桿對高瓦斯突出危險煤層進行氣相壓裂作用；所述的氣相壓裂桿中間為空腔以存貯高壓氣體的高壓管體，其一端為噴氣閥，其上設置有若干個噴氣孔；另一端為充氣閥，其上連接有可供注入高壓氣體的充氣端，充氣端內部裝有伸入高壓管空腔中主體的增壓管，并用電極引出體外；在進行氣相壓裂施工時，外接啟爆器通過導線連接電極和增壓管并啟爆高壓氣體，高壓氣體作用于煤層并壓裂煤層。

進一步的，其包括以下步驟：

a鉆孔：在高瓦斯突出工作面的煤層實施鉆孔，鉆孔深5～200米或更深，孔徑小于等于200毫米；

b高壓管置放：將不少于1支的高壓管置入鉆孔，連接上導線并引出鉆孔外；

c.鉆孔密封：使用封孔裝置密封鉆孔；

d.啟動：放炮引線連接增壓器，啟動增壓器，高壓管釋放出高壓氣體對煤層進行氣相?壓裂；

e.拆卸封孔裝置，取出高壓管。

進一步的，在步驟a中，高瓦斯突出掘進工作面上，沿巷道掘進方向布孔分段壓裂，但鉆孔應是不間斷連續，不應該出現鉆孔壓裂空白段，單個孔深1-200米。

進一步的，在步驟a中，高瓦斯回采工作面上，沿工作面巷道方向布孔分段壓裂，孔距2-30米，單個孔深2-200米。

進一步的，在步驟a中，壓裂鉆孔之間布置有用于泄壓或抽采瓦斯的輔助鉆孔。

進一步的，所述輔助鉆孔的間距可根據壓裂需求自行布置間距，輔助鉆孔與壓裂鉆孔之間距離不小于1米。

進一步的，在步驟c中，所述的封孔裝置設置在鉆孔內距孔口不小于3米深處。

其有益效果為：

對煤層進行氣相壓裂，使地應力重新分布，均勻化局部地應力集中現象，可以有效緩解煤與瓦斯突出的強度和頻度。

對煤層進行氣相壓裂，可以重啟煤層中原始割理-裂隙系統，極大的增強煤層的透氣性，提高瓦斯解吸速度和抽采效率，快速降低瓦斯含量和瓦斯壓力，緩解瓦斯突出傾向性，進而防治瓦斯突出的發生。

煤層卸壓和消除突出：煤層在壓裂后地應力狀態隨之改變，瓦斯快速解吸和排放，瓦斯壓力和瓦斯含量降低，瓦斯突出危險性得以緩解；

瓦斯卸壓緩解突出：連接抽采管路和鉆孔，用負壓或常壓連續抽采鉆孔卸壓瓦斯，可以進一步降低瓦斯壓力和含量，防治煤與瓦斯突出；

一個壓裂卸壓鉆孔的有效作用半徑經試驗可以達到1～10米，甚至大至50米以遠。壓裂鉆孔的間距應在1～50米。

與炸藥預裂方法不同，使用本發明無需在壓裂鉆孔之間布置大孔徑控制孔，減化了壓裂施工和抽采系統成本。

當需要短期快速消突時，可以在壓裂鉆孔之間密集布置輔助鉆孔用于快速降低瓦斯壓力和瓦斯含量，輔助鉆孔間距1～20米，或者更近。

一般是在壓裂鉆孔內距孔口1～20米處設置封孔裝置，將壓裂鉆孔密封嚴實。

壓裂鉆孔設置封孔的主要目的是使預裂鉆孔嚴密封閉并設置鉆孔氣體壓力監測儀，可使鉆孔內高壓氣體壓裂所生成的巨大壓力有效作用于煤層，且不排出鉆孔。?

煤層壓裂后，在鉆孔壓裂氣體壓力減低到0.2MPa時開啟封孔裝置，保障鉆孔作業環境?安全。

高壓氣相壓裂煤層技術，可以形成有效的裂隙卸壓圈，在裂隙卸壓圈內，可以提高瓦斯抽采速度，防治煤與瓦斯突出，實現瓦斯綜合治理的效果。