[發明專利]一種高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法

有效

• 申請號: 201610027765.3
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105649625B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 周剛;邱磊;程衛民;馬有營;聶文;王剛;薛嬌;王昊;張琦;孫彪;邱晗;徐茂;范韜
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21F5/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 申傳曉

1.一種高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法，其包括以下步驟：

A、在采煤工作面動壓區鉆孔、封孔與注水的步驟；

B、在采煤工作面靜壓區鉆孔、封孔與注水的步驟；

采煤工作面動壓區為距離工作面煤壁70-150米之內的煤層區域，采煤工作面靜壓區為距離工作面煤壁150米之外的煤層區域；

上述步驟A具體的包括：

A1、采用麻花鉆桿在采煤工作面動壓區均勻布置多個靜壓鉆孔，靜壓鉆孔長度為采煤工作面長度的二分之一至三分之二；

A2、每個靜壓鉆孔配置有一個第一注水管，在每個第一注水管的前部設置有靜壓水力膨脹式封孔器，靜壓水力膨脹式封孔器與第一注水管相連通，第一注水管的前端露出靜壓水力膨脹式封孔器，在每個靜壓鉆孔之孔口與靜壓水力膨脹式封孔器之間的第一注水管上均勻布置多個高分子材料封堵結構；

A3、將步驟A2中的第一注水管導入對應靜壓鉆孔內，高分子材料封堵結構膨脹堵塞對應靜壓鉆孔，通過靜壓注水系統向所有第一注水管進行靜壓注水，靜壓水力膨脹式封孔器隨第一注水管進行靜壓注水快速膨脹，靜壓水力膨脹式封孔器與靜壓鉆孔的孔壁緊密結合完成封孔，直至相鄰靜壓鉆孔之間的煤體被充分濕潤，則停止靜壓注水；靜壓注水的水壓為2MPa-4MPa；

上述步驟B具體的包括：

B1、采用中空的三棱鉆桿在采煤工作面靜壓區均勻布置多個動壓鉆孔組，每個動壓鉆孔組由六個動壓鉆孔形成，動壓鉆孔長度為采煤工作面長度的二分之一至三分之二；

B2、上述中空的三棱鉆桿之中部設置有奇數個透水孔形成透水區域，透水孔與三棱鉆桿的中空部相連通，透水區域兩側的三棱鉆桿上均設置有動壓水力膨脹式封孔器，動壓水力膨脹式封孔器均與奇數個透水孔的中間孔相連通；

B3、每個動壓鉆孔組內施工過程為：

B31、通過鉆機將對應的三棱鉆桿在采煤工作面靜壓區的煤層內打入十米形成第一個動壓鉆孔；

B32、然后將鉆機取下使對應三棱鉆桿預留在第一個動壓鉆孔內，將動壓注水系統與三棱鉆桿的中空部相連通，使對應的動壓水力膨脹式封孔器快速膨脹與第一個動壓鉆孔的孔壁緊密結合完成封孔，三棱鉆桿上其余的透水孔向動壓水力膨脹式封孔器之間的第一個動壓鉆孔內高壓注水，增大煤層的滲透率，完成第一個動壓鉆孔的動壓注水；

B33、然后按照步驟B31與步驟B32的方式依次施工第二個動壓鉆孔、第三個動壓鉆孔、第四個動壓鉆孔、第五個動壓鉆孔與第六個動壓鉆孔；

B34、待第六個動壓鉆孔也完成動壓注水時，將第一個動壓鉆孔內的三棱鉆桿與動壓注水系統分離，將鉆機通過另一個三棱鉆桿與第一個動壓鉆孔內的三棱鉆桿相連接，將第一個動壓鉆孔繼續打入十米，然后按照步驟B32的方式完成動壓注水；

B35、然后按照步驟B34的方式依次完成第二個動壓鉆孔、第三個動壓鉆孔、第四個動壓鉆孔、第五個動壓鉆孔與第六個動壓鉆孔的動壓注水；

重復步驟B34與步驟B35直至每個動壓鉆孔長度到達預定長度；

動壓注水的水壓為10MPa-25MPa。

2.根據權利要求1所述的高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法，其特征在于，上述高分子材料封堵結構包括鋁箔紙袋，鋁箔紙袋中部設置有能拆卸的卡扣，將鋁箔紙袋間隔為基料袋與催化劑袋，在將第一注水管導入對應靜壓鉆孔內時，拆卸掉卡扣使基料袋的基料與催化劑袋內的催化劑充分混合，高分子材料封堵結構膨脹堵塞對應靜壓鉆孔。

3.根據權利要求1所述的高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法，特征在于，其還包括：隨采煤工作面的推進，當步驟B中的采煤工作面靜壓區轉變為采煤工作面動壓區時，則按照步驟A中的封孔與注水步驟進行操作。

4.根據權利要求1所述的高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法，其特征在于，所述步驟A中的靜壓注水系統具體包括礦井水管，礦井水管通過連接管路與對應第一注水管相連通，連接管路上設置有靜壓注水壓力流量多用表與靜壓注水截止閥。

5.根據權利要求1所述的高低壓分區致裂增滲式煤層注水方法，其特征在于，所述步驟B32中的動壓注水系統具體包括與礦井水管相連通的儲水箱，儲水箱與一泵站相連通，泵站與一加壓泵相連通，加壓泵通過動壓水總管分別與對應三棱鉆桿的中空部相連通，動壓水總管上設置有動壓注水壓力流量多用表與動壓注水截止閥。