[發明專利]一種井下巷道長鉆孔的增透技術

在審

• 申請號: 202111522685.2
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114352252A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 陳五一;王坤;張慧峰;李寶華;史澤波;趙光明;張龍
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司常村煤礦
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 馬秦鎖

本發明公開了一種井下巷道長鉆孔的增透技術，屬于煤礦瓦斯抽采技術領域。該增透技術分為壓前準備、壓裂施工和壓后作業；壓前準備時：在需要進行透氣的煤巖層巷道內鉆出長孔，檢查合格后進行封孔；在地面調試設備和壓裂壓力，待設備試運行符合設定壓力后通入壓裂液進行壓裂施工；壓裂施工時：以封隔器和滑套間隔設置實現多層分壓，直至煤巖層出現多處裂縫，停止注入壓裂液；壓后作業時：利用高壓水管和固定裝置進行保壓和排水，從源頭杜絕安全事故的發生。這樣的技術解決了現有煤礦進行抽排的效率低下、抽采周期短，抽采效果較差的問題，提高了瓦斯抽采的效率和抽采濃度，以安全、機械化程度較高的方式實現了增加煤巖層瓦斯透氣性的要求。

技術領域

本發明屬于煤礦瓦斯抽采技術領域，具體為一種井下巷道長鉆孔的增透技術。

背景技術

礦井下的部分水平煤層具有硬度低、松軟、瓦斯含量高和透氣性差等特點，千米鉆孔成孔長度一般為450-550米，鉆孔施工完畢后直接用負壓進行帶抽，該方法存在抽排效率低下、抽采周期短等情況，煤層增透是提高瓦斯抽采效果的關鍵技術。

發明內容

本發明提供一種井下巷道長鉆孔的增透技術，解決了現有技術進行抽排的效率低下、抽采周期短，抽采效果較差的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種井下巷道長鉆孔的增透技術，分為壓前準備、壓裂施工和壓后作業，

壓前準備階段：在巷道內的掘進工作面開始三個鉆孔為一組的多個鉆孔組，位于上方的兩個鉆孔為抽采孔，底部的鉆孔為壓裂孔，鉆孔層位距煤層頂板3.5米；三個互相平行的鉆孔等間距布置，間距為7.5米；對壓裂孔注入425號水泥進行封孔；

壓裂施工階段：用高壓鋼管和高壓軟管連接并組裝設備，在地面進行設備的試運行，調整設備直至具備壓裂時的承壓性能；基于正常壓裂階段所用壓力對調試完成的設備進行壓力測試，通過測試后的壓裂設備配合進入鉆孔中，分為長度在90~160米之間的四段，依次通入選用1~1.5%濃度鹽水的工業鹽壓裂液進行壓裂施工；開設鉆孔的煤巖層吸收能力的排量小于此處高壓壓裂液的排量；每段鉆孔結束后用封孔管進行封孔，用鎧裝管并網；

壓后作業：采用高壓水管和固定裝置對通有壓裂液的鉆孔進行保壓、排水。

壓裂施工階段使用封隔器和滑套間隔組合的方式進行一次施工分壓多層，對巷道中的長鉆孔分為四段進行逐層壓裂。使用五個封隔器和五個滑套，依次間隔設置，形成五級進行分層壓裂。

壓裂施工階段使用封隔器和滑套組合的方式進行一次施工分壓多層，對巷道中的長鉆孔分為多層進行逐層壓裂。這樣的壓裂設備設置可以實現同一套泵車依次單段壓裂，從而達到滲流能力最大化、提高導流性和生產力。這樣的鉆孔位置設定保證了安全性的同時，可以達到較為優良的瓦斯透氣性效果，也便于進行壓裂作業。根據采掘技術和實際地質情況，設置分段長度在90~160米之間，從而保證壓裂工作的正常進行。

優選的，用于壓裂施工的壓裂設備配合裝有履帶運輸裝置使設備在小空間內運動并實現倒移。履帶運輸設備的運用提高了壓裂設備的運動軌跡的靈活性，節省了空間。

進一步地，高壓壓裂液持續注入直至克服鉆孔的孔底壓力并達到所在煤巖層的抗拉強度。這樣能夠保證壓裂得到的裂縫狀態符合要求，從而確保增加瓦斯透氣性的目的實現。

進一步地，壓裂施工完成、泄壓之后回收鋼制壓裂管或改變壓裂管材質。

通過煤礦井下壓裂孔，利用高壓泵組，將高壓（一般為20~100MPa）壓裂液以超過煤巖層吸收能力的排量注入煤巖層，當壓力逐漸增大直到克服孔底附近地應力并達到煤巖層抗拉強度時，煤巖層產生裂縫。繼續注入高壓壓裂液，一方面煤巖層中原有的裂縫張開、延展、相互溝通，另一方面新裂縫繼續向前延伸，從而達到增加煤巖層透氣性系數的效果。而回收鋼制壓裂管或改變壓裂管材質，采掘揭露時可直接破碎且無機械摩擦火花，保證了操作的安全性。

與現有技術相比，本發明的實質性特點在于：