[發(fā)明專利]一種井下巷道長(zhǎng)鉆孔的增透技術(shù)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111522685.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN114352252A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳五一;王坤;張慧峰;李寶華;史澤波;趙光明;張龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司常村煤礦
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26
• 代理公司: 太原華弈知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 14108
• 代理人: 馬秦鎖

本發(fā)明公開了一種井下巷道長(zhǎng)鉆孔的增透技術(shù)，屬于煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域。該增透技術(shù)分為壓前準(zhǔn)備、壓裂施工和壓后作業(yè)；壓前準(zhǔn)備時(shí)：在需要進(jìn)行透氣的煤巖層巷道內(nèi)鉆出長(zhǎng)孔，檢查合格后進(jìn)行封孔；在地面調(diào)試設(shè)備和壓裂壓力，待設(shè)備試運(yùn)行符合設(shè)定壓力后通入壓裂液進(jìn)行壓裂施工；壓裂施工時(shí)：以封隔器和滑套間隔設(shè)置實(shí)現(xiàn)多層分壓，直至煤巖層出現(xiàn)多處裂縫，停止注入壓裂液；壓后作業(yè)時(shí)：利用高壓水管和固定裝置進(jìn)行保壓和排水，從源頭杜絕安全事故的發(fā)生。這樣的技術(shù)解決了現(xiàn)有煤礦進(jìn)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(jī)械化程度較高的方式實(shí)現(xiàn)了增加煤巖層瓦斯透氣性的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種井下巷道長(zhǎng)鉆孔的增透技術(shù)。

背景技術(shù)

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(diǎn)，千米鉆孔成孔長(zhǎng)度一般為450-550米，鉆孔施工完畢后直接用負(fù)壓進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種井下巷道長(zhǎng)鉆孔的增透技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)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(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種井下巷道長(zhǎng)鉆孔的增透技術(shù)，分為壓前準(zhǔn)備、壓裂施工和壓后作業(yè)，

壓前準(zhǔn)備階段：在巷道內(nèi)的掘進(jìn)工作面開始三個(gè)鉆孔為一組的多個(gè)鉆孔組，位于上方的兩個(gè)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(gè)互相平行的鉆孔等間距布置，間距為7.5米；對(duì)壓裂孔注入425號(hào)水泥進(jìn)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(shè)備，在地面進(jìn)行設(shè)備的試運(yùn)行，調(diào)整設(shè)備直至具備壓裂時(shí)的承壓性能；基于正常壓裂階段所用壓力對(duì)調(diào)試完成的設(shè)備進(jìn)行壓力測(cè)試，通過測(cè)試后的壓裂設(shè)備配合進(jìn)入鉆孔中，分為長(zhǎng)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(yè)鹽壓裂液進(jìn)行壓裂施工；開設(shè)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(jié)束后用封孔管進(jìn)行封孔，用鎧裝管并網(wǎng)；

壓后作業(yè)：采用高壓水管和固定裝置對(duì)通有壓裂液的鉆孔進(jìn)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(jìn)行一次施工分壓多層，對(duì)巷道中的長(zhǎng)鉆孔分為四段進(jìn)行逐層壓裂。使用五個(gè)封隔器和五個(gè)滑套，依次間隔設(shè)置，形成五級(jí)進(jìn)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(jìn)行一次施工分壓多層，對(duì)巷道中的長(zhǎng)鉆孔分為多層進(jìn)行逐層壓裂。這樣的壓裂設(shè)備設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)同一套泵車依次單段壓裂，從而達(dá)到滲流能力最大化、提高導(dǎo)流性和生產(chǎn)力。這樣的鉆孔位置設(shè)定保證了安全性的同時(shí)，可以達(dá)到較為優(yōu)良的瓦斯透氣性效果，也便于進(jìn)行壓裂作業(yè)。根據(jù)采掘技術(shù)和實(shí)際地質(zhì)情況，設(shè)置分段長(zhǎng)度在90~160米之間，從而保證壓裂工作的正常進(jìn)行。

優(yōu)選的，用于壓裂施工的壓裂設(shè)備配合裝有履帶運(yùn)輸裝置使設(shè)備在小空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)倒移。履帶運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)用提高了壓裂設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡的靈活性，節(jié)省了空間。

進(jìn)一步地，高壓壓裂液持續(xù)注入直至克服鉆孔的孔底壓力并達(dá)到所在煤巖層的抗拉強(qiáng)度。這樣能夠保證壓裂得到的裂縫狀態(tài)符合要求，從而確保增加瓦斯透氣性的目的實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)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(zhì)。

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(dāng)壓力逐漸增大直到克服孔底附近地應(yīng)力并達(dá)到煤巖層抗拉強(qiáng)度時(shí)，煤巖層產(chǎn)生裂縫。繼續(xù)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(xù)向前延伸，從而達(dá)到增加煤巖層透氣性系數(shù)的效果。而回收鋼制壓裂管或改變壓裂管材質(zhì)，采掘揭露時(shí)可直接破碎且無機(jī)械摩擦火花，保證了操作的安全性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)在于：