CN105804786A - 一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置及其采集方法，涉及煤层瓦斯抽采技术技术领域，适用于底板巷道穿层钻孔对松软煤层进行增透，包括施工穿层压裂钻孔、封孔、设高压胶管和高压阀门，进行煤层压裂，利用高压阀门排出钻孔内水，施工穿层卸压钻孔和通过穿层卸压钻孔排出煤和水等步骤；本发明能实现松软煤层的区域性增透，并将压裂后的煤水混合物及时排出，实现松软煤层的大面积卸压，从而实现大面积的煤层卸压增透，煤层的透气性和瓦斯抽采效率得到极大提高，方法简单，易于操作，具有极好的实用意义。

Description

一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法。

背景技术

我国多数矿区已进入深部开采，深部煤层的透气性更低、瓦斯抽采的难度更大。井下水力压裂技术具有压裂范围大、卸压范围大、增透效果明显的优点，成为了深部低透气煤层增透、区域卸压的一种有效技术途径。然而，井下水力压裂技术在松软煤层中的应用效果不好，这是由于松软煤体的强度低(f值小于0.5)、钻孔易垮塌，压裂后的煤体和水混在一起会降低抽采效率。

目前，国内采用的井下水力压裂工艺多采用单孔或定向孔压裂的布置方式，这种布置方式较适用于坚硬煤层(煤体f值大于0.5)。对于松软煤层，压裂后的煤体和水混在一起，一方面水难以排出，限制了瓦斯的解吸；另一方面压裂水在煤层内会形成局部高压带，增大了开采的危险。因而对于松软煤层，应该想办法将压裂后的大量煤和水排出，才能达到大面积卸压增透的目的。国内目前已公开的文献中，主要涉及水力冲孔和水力压裂技术结合方面，也有单孔水力压裂或导向孔压裂，但均为小范围卸压方法。因此有必要发明一种适用于松软煤层的水力压裂工艺，既能实现煤层区域性大面积增透，又能将大量压裂后的煤与水排出从而提高瓦斯抽采率。

通过专利检索，存在以下已知的技术方案：

专利1：

申请号：CN201210064907.5，申请日：2012-03-13，授权公告日：2012-07-18，本发明涉及一种抽采煤层瓦斯的方法，它属于一种适用于煤矿对煤层瓦斯进行预抽采的方法。本发明主要是解决现有抽采煤层瓦斯的方法存在的抽采效率低的技术问题。本发明的技术方案是：一种抽采煤层瓦斯的方法，其首先在煤矿井下准备巷道中开辟至少一个对接孔钻场，从该对接孔钻场向目标煤层施工一个30～50m的对接钻孔，在对接钻孔中下入无缝钢套管并用高标号水泥固孔；然后在设计抽采区域的远端，开辟地面钻场，向井下对接钻孔方向、沿目标煤层施工水平定向钻水平定向主支孔，水平定向主支孔与井下对接钻孔对接；接着封闭地面孔口，在无缝钢套管管头上安装孔口控制阀门，控制阀门与煤矿井下瓦斯抽采管网连接，利用煤矿瓦斯抽放泵进行瓦斯抽采。

专利2：

申请号：201510285051.8，申请日：2015-05-29，授权公告日：2015-09-02，本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法。本发明首先进行湿式钻进得到瓦斯抽采钻孔，然后在退杆过程中发泡混凝土料浆由注浆泵、钻机水龙头沿钻杆注入注浆钻头，最终由注浆钻头排出到钻孔内部完成充填，当一根钻杆撤出后，停止注浆，重复进行退杆-注浆-清洗，直至钻杆退至剩余长度为10m处时，停止注浆，将钻杆全部取出并清洗，将直径小于钻孔直径的预制PVC管插入钻孔中，采用封孔剂对PVC管路进行封孔，封孔长度为PVC管全长。本发明能保证支护体与煤体紧密贴合，保证抽采孔隙足够多的松软煤层抽采钻孔施工方法，最终消除松软煤层安全事故，提高抽采效率。

专利3：

申请号：201510487751.5，申请日：2015-08-10，授权公告日：2015-11-18，一种煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，包括封孔压裂和瓦斯驱赶两个阶段。先在本煤层中施工钻孔，再在钻孔中埋入高压胶管并封孔，选择任意一个钻孔作为压裂钻孔，向压裂钻孔注入高压气体，通过气压能压裂煤层，增加煤层的透气性；在压裂钻孔注入高压气体的同时，对压裂孔周围的其它钻孔进行抽采瓦斯。若煤质坚硬或地应力较大等气体压裂效果不理想的情况下，可先采用高压水压裂后再向孔中通入高压气体，同时对压裂钻孔周边的钻孔进行抽采瓦斯。该方法考虑了煤体对瓦斯和压裂气体的吸附性能差异，将气体的压裂效应与瓦斯驱赶效应结合，能有效提高瓦斯抽采效率，减少瓦斯抽采孔的数量，减小水对瓦斯解吸的抑制作用。其方法简单，安全可靠，效果好。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置及其采集方法，以克服现有技术中对于松软煤层，压裂后的煤体和水混在一起，无法实现煤层区域性大面积增透和将大量压裂后的煤与水排出，限制了瓦斯的解吸，压裂水在煤层内还会形成局部高压带，增大了开采的危险的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法，包括以下步骤：

(1)在底板巷道内向欲增透煤层施工一排穿层压裂钻孔，并对每个穿层压裂钻孔的岩孔部分进行封孔，从每个穿层压裂钻孔内引出高压胶管，所述高压胶管上设有高压阀门；

(2)将偶数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行压裂，注水完成后关闭所述压裂泵及高压阀门，保持10天；

(3)将偶数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵断开，打开高压阀门，使钻孔内的水排出，排水2天后关闭高压阀门；

(4)在每个偶数序号穿层压裂钻孔一侧1m处施工穿层卸压钻孔；

(5)将奇数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行再次压裂，在高压水的作用下，松软煤体和水沿着穿层卸压钻孔排出，从而实现大面积增透。

进一步的，步骤(1)中：相邻所述穿层压裂钻孔的孔间距为40—50m。

进一步的，所述松软煤层为煤体f值小于等于0.5的含瓦斯煤层。

(三)有益效果

本发明能实现松软煤层的区域性增透，并将压裂后的煤水混合物及时排出，实现松软煤层的大面积卸压，方法简单，易于操作，能够大幅度增加瓦斯抽采效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：

1、底板巷道；2、岩层；3、煤层；4、穿层压裂钻孔；5、高压胶管；6、高压阀门；7、压裂泵；8、穿层卸压钻孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法，包括以下步骤：

(1)在底板巷道内向欲增透煤层施工一排穿层压裂钻孔，相邻两个穿层钻孔的孔间距为40-50m，采用常规方法对每个穿层压裂钻孔的岩孔部分进行封孔，从每个穿层压裂钻孔内引出高压胶管，在高压胶管上设有高压阀门；

(2)将偶数序号的穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行压裂，注水完成后关闭所述压裂泵及高压阀门，保持10天；

(3)将偶数序号的穿层压裂钻孔高压阀门与压裂泵断开，打开高压阀门，使钻孔内的水排出，排水2天后关闭高压阀门；

(4)在每个偶数序号穿层压裂钻孔一侧1m处施工穿层卸压钻孔；

(5)将奇数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行压裂，在高压水的作用下，松软煤体和水沿着穿层卸压钻孔排出，从而实现大面积增透。

对于松软煤层，由于煤体的强度较小，高压水注入后，煤和水会混合在一起，而且原本干燥的煤层会被水润湿。当打开压裂孔进行放水时，由于压裂孔已经进行了封孔作业，松软煤体和水只能通过高压胶管排出，但容易堵塞胶管，大量的水仍难以排出。此时，在压裂孔的一侧施工卸压钻孔，在其他压裂孔的高压水作用下，大量的煤和水混合物直接沿着穿层卸压钻孔排出，而其他区域的煤体则会随之发生变形，从而出现大量的新生裂隙，实现了大面积的煤层卸压增透，煤层的透气性和瓦斯抽采效率极大提高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在底板巷道内向欲增透煤层施工一排穿层压裂钻孔，并对每个穿层压裂钻孔的岩孔部分进行封孔，从每个穿层压裂钻孔内引出高压胶管，所述高压胶管上设有高压阀门；

(2)将偶数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行压裂，注水完成后关闭所述压裂泵及高压阀门，保持10天；

(3)将偶数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵断开，打开高压阀门，使钻孔内的水排出，排水2天后关闭高压阀门；

(4)在每个偶数序号穿层压裂钻孔一侧1m处施工穿层卸压钻孔；

(5)将奇数序号穿层压裂钻孔的高压阀门与压裂泵连接，打开高压阀门和压裂泵，向钻孔注水对煤层进行再次压裂，在高压水的作用下，松软煤体和水沿着穿层卸压钻孔排出，从而实现大面积增透。

2.根据权利要求1所述的一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法，其特征在于：步骤(1)中：相邻所述穿层压裂钻孔的孔间距为40—50m。

3.根据权利要求1所述的一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法，其特征在于：所述松软煤层为煤体f值小于等于0.5的含瓦斯煤层。