[發(fā)明專利]一種高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610027765.3
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105649625B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周剛;邱磊;程衛(wèi)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(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 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(wù)所有限公司37205
• 代理人: 申傳曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦井的注水方法，尤其涉及一種高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著對能源需求量的增加和開采強度的不斷加大，淺部資源日益減少，國內(nèi)外礦山都相繼進入深部資源開采階段。深部開采時“三高一擾”問題突出，導(dǎo)致深部開采中以沖擊地壓、礦壓顯現(xiàn)劇烈、高粉塵濃度等一系列工程災(zāi)害與淺部工程災(zāi)害相比較，程度上加劇，頻度上提高，災(zāi)害機理更為復(fù)雜。與此同時，地溫、煤炭自燃、煤與瓦斯突出等災(zāi)害危害程度也不斷升級，災(zāi)害事故越來越嚴重。

實踐證明，煤層注水是解決煤礦開采過程中沖擊地壓、高濃度煤塵、煤與瓦斯突出等自然災(zāi)害的有效方法之一，同時對礦井降溫、抑制煤層自然發(fā)火也具有積極意義。然而，目前煤層注水技術(shù)并不成熟，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：打孔過程主要存在“卡鉆”、“吸鉆”和“排渣不暢”兩個問題，導(dǎo)致煤層注水打孔困難；由于水泥砂漿封孔時易干裂，會出現(xiàn)從煤幫漏水的現(xiàn)象；傳統(tǒng)注水主要存在注水壓力較低，無法將煤體充分潤濕。另外，由于目前煤層注水技術(shù)主要采用“先打孔，后注水”的方法，因此，注水過程中存在先前打好的注水孔由于受采動或其他因素影響出現(xiàn)“塌孔”現(xiàn)象，導(dǎo)致注水效果不佳。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一步的改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法，避免打孔過程出現(xiàn)卡鉆、吸鉆和排渣不暢的情況出現(xiàn)，提高打孔與注水效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：

一種高低壓分區(qū)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(qū)鉆孔、封孔與注水的步驟；

B、在采煤工作面靜壓區(qū)鉆孔、封孔與注水的步驟；

采煤工作面動壓區(qū)為距離工作面煤壁70-150米之內(nèi)的煤層區(qū)域，采煤工作面靜壓區(qū)為距離工作面煤壁150米之外的煤層區(qū)域。

所述的高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法，其中，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(qū)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(shè)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(jié)構(gòu)；

A3、將步驟A2中的第一注水管導(dǎo)入對應(yīng)靜壓鉆孔內(nèi)，高分子材料封堵結(jié)構(gòu)膨脹堵塞對應(yīng)靜壓鉆孔，通過靜壓注水系統(tǒng)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(jié)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。

所述的高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法，其中，上述高分子材料封堵結(jié)構(gòu)包括鋁箔紙袋，鋁箔紙袋中部設(shè)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(dǎo)入對應(yīng)靜壓鉆孔內(nèi)時，拆卸掉卡扣使基料袋的基料與催化劑袋內(nèi)的催化劑充分混合，高分子材料封堵結(jié)構(gòu)膨脹堵塞對應(yīng)靜壓鉆孔。

所述的高低壓分區(qū)致裂增滲式煤層注水方法，其中，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(qū)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(shè)置有奇數(shù)個透水孔形成透水區(qū)域，透水孔與三棱鉆桿的中空部相連通，透水區(qū)域兩側(cè)的三棱鉆桿上均設(shè)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(shù)個透水孔的中間孔相連通；

B3、每個動壓鉆孔組內(nèi)施工過程為：

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

B32、然后將鉆機取下使對應(yīng)三棱鉆桿預(yù)留在第一個動壓鉆孔內(nèi)，將動壓注水系統(tǒng)與三棱鉆桿的中空部相連通，使對應(yīng)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(jié)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(nèi)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；