[發明專利]一種煤層注水消突方法

在審

• 申請號: 202010855777.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112360543A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 王超杰;徐長航;皇凡生;陳國明;杜洋
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 閆莉

本發明公開了一種煤層注水消突方法，包括以下幾個步驟：根據礦區典型的突出孔洞幾何參數及已揭露的局部小構造范圍，確定煤層注水消突單元范圍；基于不同含水分煤體的初始釋放瓦斯膨脹能，確定注水臨界值；基于煤層注水消突單元范圍，形成注水鉆孔與抽采鉆孔交互協作控制單元，確定兩鉆孔間距；施工注水鉆孔前期利用預注高壓漿進行封堵處于破碎帶部分的鉆孔裂隙；根據注水臨界值及煤層注水控突范圍確定注水量，注水期間與瓦斯抽采同時作業；注水后，根據煤層注水消突單元范圍，確定工作面校檢鉆孔的間距；施工校檢鉆孔測定預測指標，并觀察鉆孔動力現象判斷工作面前方煤體區域的突出危險性。

技術領域

本發明屬于煤礦安全中瓦斯防治領域，涉及一種對瓦斯局部異常帶做到精準管控的煤層注水消突方法。

背景技術

在煤礦瓦斯防治的過程中，防突措施的關鍵核心為有效地把煤層中的瓦斯含量降到安全閾值以下。然而，我國大多數突出煤層處于低透難抽、地質條件復雜的工況。因此，針對實際煤層賦存特性，開展區域防突過程中增透強化抽采是解決上述技術問題的關鍵。目前，如水力壓裂、水力割縫、煤體注水等水力化消突技術已成為我國突出煤層常用的防突措施之一。水力化措施的功效主要體現在加快裂隙貫通與擴展，增加瓦斯運移通道、推進工作面集中應力向煤層深部轉移、增加煤體塑性、驅替瓦斯或減弱瓦斯解吸等優點。針對不同的水力特性，結合突出煤層本身的物性，優選效果佳、施工便捷的水力化技術這直接關系到作業進度。然而對于眾多突出煤層，缺乏區域防突措施的可行性，或者區域防突措施實施難度大，強化局部防突措施顯得極為關鍵。而在運用水力化強化局部防突措施時，制定高效可行的實施方案以及如何做到防突措施與采掘作業協同進行是有效保證礦井效益及產量的關鍵。

水力壓裂、水力割縫等增透措施表明，施工難度大，工藝復雜，同時會極大地增加回采推進的周期。煤層注水技術措施具有消突效果好、施工量小且工藝簡單、效檢指標超標率低、工作環境友善等優勢。增加煤層注水作為局部防突的強化措施，可起到抑制瓦斯解吸以及增加煤體塑性的作用。而目前常用的煤層注水技術未能提出煤層注水消突單元的概念，這對于因煤層中賦存有局部隱伏小構造而產生采面瓦斯異常現象做不到精準管控。此外，對于已正常回采作業的采面而言，實現煤體內瓦斯隱患高效消除的同時關鍵是建立注水與抽采協同作業，并與回采作業同步進行模式，以做到防突與生產兩不誤。煤層注水后的消突效果檢驗是至關重要的一個環節，在局部突出預測時，需提出合理有效的突出預測鉆孔布局方案，即預測鉆孔間距的確定。而目前關于預測鉆孔間距的確定多是根據《防治煤與瓦斯突出規定》中提到的在煤層軟分層內以10～15m米為間距布置鉆孔，但關于規定中出現的數字卻沒有給出測算理論依據。因此，為做到真實有效地探測或管控瓦斯局部異常帶煤體的存在，確定煤層消突單元尤為重要。

發明內容

本發明針對煤層中瓦斯局部異常帶的精準管控問題，提出一種煤層注水消突方法。本發明不但對煤層中瓦斯局部異常帶做到精準管控，同時實現煤層注水與瓦斯抽采協同作業，并與回采作業同步進行，做到防突與生產兩不誤，極大地節約施工成本的同時有效保障了煤礦企業產量。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種煤層注水消突方法，主要包括以下步驟：

步驟1，根據礦區典型的突出孔洞幾何參數及已揭露的局部小構造范圍，確定煤層注水消突單元范圍；

步驟2，基于不同含水率煤體的初始釋放瓦斯膨脹能，確定注水臨界值；

步驟3，基于煤層注水消突單元范圍，形成，確定兩鉆孔間距；注水鉆孔與抽采鉆孔交互協作控制單元；

步驟4，施工注水鉆孔前期，利用預注高壓漿進行封堵處于破碎帶部分的鉆孔裂隙；

步驟5，根據注水臨界值及煤層注水消突單元范圍確定注水量，注水期間與瓦斯抽采同時作業；

步驟6，注水后，根據煤層注水消突單元范圍，確定工作面校檢鉆孔的間距；