[發(fā)明專利]冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法

在審

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• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112412422A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁軍偉;蔣曉改;陳向軍;劉軍;陳金生;李林;王遙;夏靜怡
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/00;E21B36/00;E21B33/138;E21B33/13;E21B7/18
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法，其特征在于：包括以下步驟，

（1）在工作面順槽操控機(jī)械式鉆機(jī)向煤體施工順槽鉆孔，各鉆孔均平行布置，相鄰兩個鉆孔之間的距離為7-10m，任意相鄰兩個鉆孔分別命名為注液孔和抽采孔；

（2）對抽采孔進(jìn)行水力造穴作業(yè)，水力造穴施工完畢后對鉆孔采用常規(guī)的“兩堵一注”工藝封孔，鉆孔的封孔段長度不小于8m；封孔材料凝固后，將抽采孔內(nèi)的第一抽采管連接煤礦井下的抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采；

（3）將注液孔內(nèi)的第二抽采管外端與第一注漿泵連接，啟動第一注漿泵對注液孔周圍煤體進(jìn)行高壓注水，注水的水壓不小于10MPa；注液孔周圍煤體在強(qiáng)大水壓作用下產(chǎn)生大量孔隙及數(shù)條主裂縫，水體沿著這些孔隙、裂隙進(jìn)入注液孔周邊及深處煤體；

（4）高壓注水結(jié)束后，斷開第一注漿泵與注液孔內(nèi)第二抽采管的連接，放出注液孔內(nèi)積水，并將距孔口8m內(nèi)的第二抽采管內(nèi)壁清洗干凈；此時，注液孔周圍及深處煤體已充分濕潤；

（5）將專用封孔器送入第二抽采管內(nèi)預(yù)定深度，對第二抽采管進(jìn)行封孔；

（6）通過專用封孔器向注液孔內(nèi)注入液氮使注液孔周圍的煤體凍結(jié)；

（7）注氮結(jié)束后，在地溫作用下液氮緩慢升華為氮?dú)猓獨(dú)庠诖诉^程中鄰近該注液孔的抽采孔一直在進(jìn)行瓦斯抽采作業(yè)；升華后的氮?dú)怏w積膨脹為注入液氮的500倍以上，超低溫液氮?dú)饣A后注液孔周圍煤體內(nèi)形成的高壓區(qū)，而在水力造穴后的抽采孔周邊區(qū)域煤體蠕變卸壓作用形成低壓區(qū)；在注液孔和抽采孔之間形成強(qiáng)大的氣體壓差，升華后的氮?dú)饪蓪γ后w內(nèi)的瓦斯進(jìn)行有效置換和驅(qū)替，在鄰近抽采孔的抽采負(fù)壓的作用下，將煤層瓦斯抽出，強(qiáng)化瓦斯抽采效果；

（8）液氮全部升華48h后，從第二抽采管內(nèi)取出專用封孔器，下次繼續(xù)復(fù)用該專用封孔器；

（9）將該注液孔內(nèi)的第二抽采管外端連接抽采系統(tǒng)，進(jìn)行瓦斯抽采工作，進(jìn)一步強(qiáng)化瓦斯抽采效果；

（10）在瓦斯抽采過程中，每天測定第一抽采管和第二抽采管的瓦斯?jié)舛龋慨?dāng)檢測到第一抽采管或第二抽采管中的瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時，將第二抽采管外端與抽采系統(tǒng)分離，重復(fù)步驟（4）-（9）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法，其特征在于：專用封孔器包括第一囊袋、第二囊袋、注液管和封孔管，注液管和封孔管均平行于第二抽采管，第一囊袋和第二囊袋均同中心線固定設(shè)在注液管上，第二囊袋位于第一囊袋內(nèi)側(cè)，封孔管的出口端穿過第一囊袋伸到第二囊袋內(nèi)部，封孔管上開設(shè)有與第一囊袋內(nèi)部連通的透孔，第二抽采管內(nèi)部在第一囊袋和第二囊袋之間形成封閉腔，第二囊袋上設(shè)有單向閥，單向閥的進(jìn)口與封閉腔連通，單向閥的出口位于第二囊袋的內(nèi)側(cè)，封孔管上在第一囊袋和第二囊袋之間設(shè)有爆破閥；注液管、封孔管、單向閥與第二囊袋的連接處均密封連接，注液管、封孔管與第一囊袋的連接處均密封連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法，其特征在于：專用封孔器還包括液氮罐、第二注漿泵和注液泵，第二注漿泵通過注漿軟管與封孔管的外端連接，液氮罐倒立設(shè)置在支架上，液氮罐與注液管的外端之間通過注液軟管連接，注液泵設(shè)置在注液軟管上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法，其特征在于：注液管的外端部設(shè)有注液閥，封孔管的外端部設(shè)有封孔閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷凍致裂協(xié)同本煤層水力造穴增透促抽方法，其特征在于：第二囊袋內(nèi)側(cè)面設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器外部設(shè)有防水袋，注液管外壁沿長度方向開設(shè)有線槽，線槽內(nèi)布置有防水線纜，防水線纜的內(nèi)端與溫度傳感器連接，防水線纜的外端連接有位于鉆孔外部的溫度顯示屏。