[發(fā)明專利]一種割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610016804.X
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105507940B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪冠華;程衛(wèi)民;王剛;劉震;于巖斌
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B33/13;E21B43/26
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司37205
• 代理人: 陳海濱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采裝置及方法，屬于煤礦井下區(qū)域瓦斯治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于在松軟易塌孔及難封孔煤層的瓦斯抽采鉆孔內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)化瓦斯抽采作業(yè)。

背景技術(shù)

我國高瓦斯低透氣性煤層賦存特征是微孔隙性、低滲透率和高吸附性，導(dǎo)致在開采過程中往往伴隨著大量瓦斯涌出，特別是隨著煤炭生產(chǎn)的高效集約化和開采深度的增加，瓦斯涌出量越來越大，瓦斯爆炸和瓦斯突出危險(xiǎn)的威脅越來越嚴(yán)重。因此，國家煤礦瓦斯治理方針確定高瓦斯礦井必須先抽后采，瓦斯抽采是治本措施。隨著煤層瓦斯治理研究工作的深入開展，很多學(xué)者達(dá)成了一定共識，提出水力化措施是未來煤層瓦斯治理特別是深部煤層瓦斯治理中的發(fā)展方向，即可通過水力壓裂、煤層注水、水力割縫、水力沖孔等水力化措施促進(jìn)煤層的卸壓增透，提高煤層滲透率，強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯。諸多水力化技術(shù)中，水力壓裂技術(shù)發(fā)展較早，應(yīng)用相對成熟，在國內(nèi)外很多礦井應(yīng)用取得了很好的效果。但是，在一些松軟易塌孔煤層及難封孔煤層的瓦斯抽采鉆孔內(nèi)進(jìn)行各種水力化措施過程中，由于封孔不嚴(yán)，導(dǎo)致壓裂失敗，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，達(dá)不到瓦斯抽采的理想效果，因此，急需要一種強(qiáng)化瓦斯抽采措施，既能夠有效密封耐高壓鉆孔，能夠承受鉆孔內(nèi)高壓的沖擊，同時(shí)還能起到水利化措施強(qiáng)化瓦斯抽采的目的。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中存在的耐高壓鉆孔封孔不嚴(yán)、瓦斯抽采效果差等問題，提供一種操作簡單、成本低、效果好的割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采裝置，包括采用螺紋相互連接的注漿圓筒，圓筒內(nèi)部中心位置布置前端開有若干小孔的壓裂管，壓裂管穿過圓筒前蓋前端3～4m，使小孔全部越過圓筒，壓裂管后端通過圓筒下表面的壓裂口與壓裂泵連接，壓裂口距圓筒后端面0.5～1m，圓筒前端焊裝有柔性囊袋一，距離圓筒后端面1.5～3m位置處焊裝有柔性囊袋二，在柔性囊袋二和柔性囊袋一內(nèi)的圓筒表面開有若干大孔，在圓筒內(nèi)的上部焊接有注漿管，注漿管通過圓筒表面的注漿口與注漿泵連接，注漿管通過圓筒表面的出漿口向煤層鉆孔內(nèi)注漿。

所述的注漿圓筒的長度為15～18m，直徑為90mm，注漿管直徑為16mm，壓裂管直徑為25mm。

所述注漿口和壓裂口布置在柔性囊袋二外側(cè)的圓筒表面上，出漿口布置在柔性囊袋二和柔性囊袋一之間的圓筒表面上。

所述的柔性囊袋二的長度為0.5～1m，直徑為110mm，柔性囊袋一長度為1～2m，直徑為150mm。

本發(fā)明的割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采方法，包括以下步驟：

a.采用常規(guī)方法垂直于巷道壁向巖層內(nèi)部鉆直徑為100mm的常規(guī)鉆孔，常規(guī)鉆孔長度為15～18m；

b.采用常規(guī)水力割縫技術(shù)，在常規(guī)鉆孔底部繼續(xù)打鉆，同時(shí)，通過水力旋轉(zhuǎn)割縫，割出直徑為120～140mm的割縫鉆孔，割縫鉆孔長度為80～100m；

c.依次連接圓筒和壓裂管，將圓筒送入常規(guī)鉆孔內(nèi)部，使柔性囊袋一恰好穿過常規(guī)鉆孔處在割縫鉆孔內(nèi)；

d.連接儲漿罐和注漿泵，利用高壓膠管依次連接注漿泵和注漿圓筒，注漿泵和注漿口，水箱和壓裂泵，壓裂泵和壓裂口；

e.開啟注漿泵，向注漿圓筒內(nèi)注入封孔漿液，封孔漿液通過大孔充滿柔性囊袋一和柔性囊袋二，柔性囊袋一和柔性囊袋二膨脹分別封堵常規(guī)鉆孔和割縫鉆孔；

f.當(dāng)注漿泵的壓力表顯示注漿壓力停止上升時(shí)，利用注漿管向柔性囊袋一和柔性囊袋二之間的常規(guī)鉆孔空間內(nèi)注入封孔漿液；

g.待封孔漿液全部凝固后，打開壓裂泵進(jìn)行水力壓裂30min；

h.壓裂結(jié)束后，連接壓裂管和煤礦井下瓦斯抽采管路進(jìn)行瓦斯抽采，完成割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采過程。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，在一些松軟易塌孔煤層及難封孔煤層的瓦斯抽采鉆孔內(nèi)進(jìn)行各種水力化措施過程中，既能夠有效密封耐高壓鉆孔，能夠承受鉆孔內(nèi)高壓的沖擊，同時(shí)還能起到水利化措施強(qiáng)化瓦斯抽采的目的。實(shí)現(xiàn)了松軟煤層耐高壓鉆孔有效封孔，滿足了煤礦井下對于強(qiáng)化瓦斯抽采的需要。其操作簡單、成本低、效果好、工作量小，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A剖面示意圖。

圖3是圖1的B-B剖面示意圖。

圖4是圓筒結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖5是壓裂管結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖6是本發(fā)明的割封壓一體化強(qiáng)化瓦斯抽采方法實(shí)施例示意圖。