CN101666241A - 一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法 - Google Patents
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Abstract
一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法，先从煤层的顶板巷道或底板巷道向防突区域的煤层内先施工一个爆破孔和四个控制孔，通过对爆破孔实施爆破并注水确定爆破孔、控制孔和注水孔相互间的间距；按设定的间距在防突区域内交替施工多个爆破孔、多个控制孔和多个注水孔，对爆破孔实施爆破后，向该注水孔内注入压力水，当水压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当水压随裂隙扩大降低时，再次增高注水压力，如此循环多次，直到注水压力完全稳定后停止注水，在该区域内实施瓦期抽放。可控制水力压裂方向，避免无序压裂，消除了单纯水力压裂技术所造成的应力集中，可使煤岩体实现整体卸压，最终消除突出危险性。
Description
技术领域
本发明涉及一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法，特别适用于高瓦斯低透气性突出危险煤层消除突出危险性。
技术背景
高瓦斯低透气性煤层由于瓦斯不易抽放，在开采过程中将伴随大量瓦斯涌出，并且常发生煤与瓦斯突出事故，随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，该问题也越来越严重，制约煤炭的安全生产。目前的技术主要围绕对煤岩体卸压增透开展，但是传统的技术存在的最大问题是卸压区域小，并且在卸压的同时往往伴随应力集中的产生。目前采用的低透气性突出煤层卸压防突措施主要有深孔松动爆破、深孔控制爆破和水射流等，这些方法均存在钻孔有效影响范围小、工作量大、抽放效率低和防突时间长等问题。控制爆破技术虽然能从一定程度上对煤岩体卸压并排放瓦斯，但是由于爆破后从爆破孔到控制孔之间的裂隙发育不太明显，并且在很短暂的时间内将会闭合，在松软煤层中则更为严重，影响控制爆破技术的使用。水力压裂技术相对来说能够实现大范围内卸压，但是在卸压的同时却也产生高应力集中，集中应力能达到原始应力的3～4倍左右，给煤矿的安全生产造成新的障碍。此外，水力压裂技术压裂方向没有得到控制，为无序压裂，常造成卸压区被多次压裂，而应力集中区域应力集中程度更大，在采用水力压裂之后相继发生了多起突出事故，这也证明了这一点，因此水力压裂技术在工程使用过程中存在很大的安全隐患，限制了该技术的使用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种方法简单，卸压范围大，能有效消除低透气性煤层突出危险生的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法。
本发明的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法：
a、从煤层的顶板巷道或底板巷道向防突区域的煤层内先施工一个爆破孔，然后在距离该爆破孔中心位置约5m、10m、15m或20m施工四个控制孔；
b、按常规方法对该爆破孔实施爆破；
c、向该爆破孔内注水，按常规方法实施水力压裂，根据四个控制孔内有无渗水情况设定爆破孔、控制孔和注水孔相互间的间距；
d、按设定的间距在防突区域内交替施工多个爆破孔、多个控制孔和多个注水孔；
e、对爆破孔实施常规爆破作业，之后封闭其余所有的控制孔；
f、向该注水孔内注入压力水，当水压达到一定压力时，保持该压力一段时间；当水压随裂隙扩大降低时，再次增高注水压力，如此循环多次，直到注水压力完全稳定后停止注水；
g、按照常规方法在该区域内实施瓦斯抽放。
所述一定压力的水压为20～40MPa；所述保持压力一段时间约为30分钟。
有益效果：通过在水力压裂之前使用控制爆破技术，可控制水力压裂方向，避免无序压裂，消除了单纯水力压裂技术所造成的应力集中，同时通过水力压裂进一步扩大了由控制爆破所形成的弱面，消除由控制爆破所形成的应力集中，使得煤岩体实现整体卸压，最终消除突出危险生。对煤体透气性可提高100～1000倍，给瓦斯释放和流动创提供了良好条件，在抽放和排放瓦斯的过程中煤层瓦斯压力和含量持续降低，形成钻爆压抽一体化防突技术。本技术可以减少钻孔40～60％，防突时间缩短30％～50％；高压水在注入煤岩体的同时也增大了煤层的含水量，起到煤层注水的作用，在回采过程中能抑制粉尘飞扬，给作业空间创造良好环境。
附图说明
图1是本发明测试控制爆破有效控制距离钻孔布置图；
图2是本发明的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法实例一钻孔布置示意图；
图3是本发明的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法实例二钻孔布置示意图。
图中：1-爆破孔，2-控制孔，3-注水孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
实施例一、大范围区域瓦斯治理防突(防突区域面积的长度和宽度都超过设定孔间距3倍距离)
首先在现场实验确定控制爆破有效控制距离，如附图1所示，从煤层的顶板巷道或底板巷道向防突区域的煤层内先施工一个爆破孔1，然后在距离该爆破孔1中心位置约5m、10m、15m或20m施工四个控制孔2，钻孔直径根据现场需要确定。所有钻孔都施工结束后，按常规方法对该爆破孔1实施爆破作业，爆破之后向爆破孔1注入约30MPa的高压水实施水力压裂，约半小时后检查控制孔2的出水情况。根据四个控制孔2内有无渗水情况设定爆破孔1与控制孔2的间距；注水之后若距离爆破孔5m处钻孔有水涌出，表明该处控制爆破有效控制距离大于5m，此时对距离爆破孔5m处的钻孔实施封孔作业，封孔之后并继续注水，检查其余3个控制孔2的出水状况，并重复以上操作。若15m处钻孔有水涌出，而20m处钻孔没有水涌出，表明该处控制爆破有效控制距离大于15m而小于20m，则有效控制距离可以确定为15m；如果20m处钻孔也有水涌出，表明该处控制爆破有效控制爆破距离大于20m，则有效控制距离可以确定为20m。考虑到煤层的非均一性，一般控制孔2和爆破孔1的距离不大于有效控制距离。当有效控制距离设定为5m时，孔间距可设定为4～5m；有效控制距离设定为10m时，孔间距可设定为7～8m；当有效控制距离为15m时，孔间距可设定为10～12m；当有效控制距离为20m时，孔间距可设定为14～16m。按设定的孔间距在防突区域内交替施工多个爆破孔1、多个控制孔2和多个注水孔3，如图2所示。对爆破孔1逐一实施常规爆破作业，使爆破孔1与控制孔2、爆破孔1与注水孔3之间形成裂隙或弱面；爆破后按常规方法逐个封闭所有的控制孔2；然后逐一向注水孔3内注入压力水，实施水力压裂作业。将水压升到20MPa，保持该压力约30分钟。当水压力突然下降表明注水孔3已被压裂，此时保持水压力或升高水压力持续压裂。若注水孔3没被压裂，则继续升高注水压力，直到起注水孔3被压裂为止，当注水压力达到40MPa时注水孔3仍然没有被压裂，则表明该处不具备压裂条件；当注水孔3被压裂时，注水压力将明显降低，此时重新升高注水压力，经数次反复之后，注水压力最终稳定不再变化，此时表明压裂完成，停止注水。
实施例二、小范围条带瓦斯治理防突(防突区域狭长，其宽度小于3倍设定的孔间距)
如图3所示，控制爆破有效控制距离的确定与实施例一相同，略。在狭长的区域内实施防突作业，利E用高位巷道或低位巷道掩护煤层巷道掘进，此时除钻孔布置方式不同之外，其余部分和实例1完全相同。按照图3所示布置爆破孔1、控制孔2和注水孔3。为了实现整体区域卸压，要求爆破孔1和注水孔3之见的间距为实例1中设定孔间距的0.8倍，并在注水孔3两侧布置控制孔2，使得该控制孔2和注水孔3之见的间距也为实例1中设定孔间距的0.8倍，确保爆破能够在爆破孔1和注水孔3两侧的控制孔2间也能形成弱面，并控制水力压裂的方向，避免在注水孔3两侧产生应力集中。
Claims (3)
1、一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法，其特征在于：
a、从煤层的顶板巷道或底板巷道向防突区域的煤层内先施工一个爆破孔(1)，然后在距离该爆破孔(1)中心位置约5m、10m、15m或20m施工四个控制孔(2)；
b、按常规方法对该爆破孔(1)实施爆破；
c、向该爆破孔(1)内注水，按常规方法实施水力压裂，根据四个控制孔(2)内有无渗水情况设定爆破孔(1)、控制孔(2)与注水孔(3)相互间的间距；
d、按设定的间距在防突区域内交替施工多个爆破孔(1)、多个控制孔(2)和多个注水孔(3)；
e、对爆破孔(1)实施常规爆破作业，之后封闭其余所有的控制孔(2)；
f、向该注水孔(3)内注入压力水，当水压达到一定压力时，保持该压力一段时间；当水压随裂隙扩大降低时，再次增高注水压力，如此循环多次，直到注水压力完全稳定后停止注水；
g、按照常规方法在该区域内实施瓦斯抽放。
2、根据权利要求1所述的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法，其特征在于：所述一定压力的水压为20～40MPa。
3、根据权利要求1所述的区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法，其特征在于：所述保持压力一段时间约为30分钟。
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