CN108708765B - 一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，首先在岩层巷道断面上依次施工酸化压裂孔和高温扰动导孔，酸化压裂孔呈边长为2～3m的矩形阵列布置，高温扰动导孔布置于酸化压裂孔对角线中心位置处，酸化压裂孔的施工长度是高温扰动导孔施工长度的两倍，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动孔的五倍；酸化压裂设备主要包括压裂泵、储液罐和控制台组成，高温扰动装置包括电热发生器和电热控制台。利用酸化压裂设备通过酸化压裂孔对煤层进行酸化压裂，同时开启高温扰动装置对煤层进行加热，通过煤层的升温对酸化压裂液进行加温，加强酸化压裂液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂煤体石门揭煤；通过实施高温扰动强化酸化压裂区域石门揭煤方法，降低了预揭煤煤层的瓦斯压力和地应力，较现有石门揭煤方法安全效果显著，满足了煤矿井下现场工作的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，属于煤矿井下区域煤层石门揭煤技术领域，尤其适用于高吸附、难解吸、低透气性的瓦斯煤层石门揭煤作业。
背景技术
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，目前约有250对突出矿井，突出总次数2万次左右。煤与瓦斯突出矿井中，岩巷揭突出煤层时，突出危险性最大，揭煤时间最长，是矿井安全生产的难点和采掘部署的瓶颈工程。由于突出的复杂性及其对矿山安全生产危害的严重性，世界各国对此都十分重视，中国、前苏联等国家针对不同地质条件的煤田、不同煤层、不同突出危险性的石门揭煤工作面，研究出水力冲孔、排放钻孔、预抽瓦斯、金属骨架、直眼深孔全断面爆破、直接采用震动爆破等石门揭煤防突技术措施，起到了一定的防突作用，但这些措施安全性有待提高且揭煤工期过长，严重影响矿井安全生产和采掘正常接替。
因此，为解决现有石门揭煤技术缺陷，急需一种高效的石门揭煤技术以满足煤矿井下现场区域石门揭煤等工作的需要。结合并吸取现有石门揭煤利用水力压裂的优势，利用高温强化酸性腐蚀的特性，形成了一套高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有高吸附、难解吸、低透气性的瓦斯煤层石门揭煤技术中存在的问题提供一种瓦斯抽采浓度大、成本低、成功率高，且能有效降低预揭煤煤层的瓦斯压力和地应力，较现有石门揭煤方法安全效果显著的基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法。
技术方案：本发明基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，其特征在于包括以下步骤：
a.首先在岩层巷道断面上依次施工酸化压裂孔和高温扰动导孔，酸化压裂孔呈矩形阵列布置，高温扰动导孔布置于酸化压裂孔对角线中心位置处，酸化压裂孔的施工长度是高温扰动导孔施工长度的两倍；
b.在酸化压裂孔孔口连接酸化压裂设备，所述酸化压裂设备由防酸蚀高压胶管、酸化压裂管和酸化压裂泵装置组成，各段防酸蚀高压胶管由三通连接，三通的出口一端与酸化压裂管连接，且每段防酸蚀高压胶管都设置有单向节流阀；
c.在高温扰动导孔轴线位置布置高温扰动装置，所述高温扰动装置由高温扰动发射头和高温扰动控制器组成；
d.依次对酸化压裂孔和高温扰动导孔进行常规钻孔密封；
e.开启高温扰动装置，利用高温扰动控制器调节高温扰动发射头的温度对预揭煤煤层进行加热，加热温度设定120℃，达到设定温度后保持温度恒定；
f.打开开关，同时开启酸化压裂泵装置，对预揭煤煤层进行酸化压裂，由于高温扰动装置对煤层的加热，致使酸化压裂液处于高温状态，加强了酸化压裂液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂；
g.根据不同煤质设定不同作业时间，达到设定时间后，停止高温扰动强化酸化压裂作业，拆除设备，将酸化压裂孔和高温扰动导孔通过瓦斯抽采管连入瓦斯抽采管网，进行瓦斯抽采。
所述酸化压裂孔呈边长为3～5m的矩形阵列布置，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动导孔的五倍。
所述酸化压裂液由浓度为13％盐酸、6％氢氟酸、10％十二烷基硫酸钠溶液组成。
所述不同作业时间，根据煤层硬度系数决定，作业时间T＝f×40min，f为煤层硬度系数。
有益效果：本发明解决了现有高吸附、难解吸、低透气性的瓦斯煤层石门揭煤技术存在的局限性，利用酸化压裂设备通过酸化压裂孔对煤层进行酸化压裂，同时开启高温扰动装置对预揭煤煤层进行加热，通过煤层的升温对酸化压裂液进行升温，加强酸化压裂液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂；通过实施高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，使得酸化压裂影响范围扩大，抽采瓦斯浓度提高，且能有效降低预揭煤煤层的瓦斯压力和地应力，较现有石门揭煤方法安全效果显著，满足了煤矿井下现场工作的需要。
附图说明
图1是本发明的基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法钻孔布置图。
图2是本发明的基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法实施例示意图。
图中：1-岩层，2-煤层，3-巷道断面，4-酸化压裂孔，5-高温扰动孔，6-高温扰动发射头，7-高温扰动控制器，8-防酸蚀高压胶管，9-酸化压裂管，10-封孔材料，11-三通，12-单向节流阀，13-酸化压裂泵装置，14-开关，15-储酸液罐。
具体实施方法：
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
在图1和图2中，一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，首先在岩层1巷道断面3上依次施工酸化压裂孔4和高温扰动导孔5，酸化压裂孔4呈矩形阵列布置，高温扰动导孔5布置于酸化压裂孔4对角线中心位置处，酸化压裂孔4的施工长度是高温扰动导孔5施工长度的两倍；在酸化压裂孔4孔口连接酸化压裂设备，所述酸化压裂设备由防酸蚀高压胶管8、酸化压裂管9和酸化压裂泵装置13组成，各段防酸蚀高压胶管8由三通11连接，三通11的出口一端与酸化压裂管9连接，且每段防酸蚀高压胶管8都设置有单向节流阀12；在高温扰动导孔5轴线位置布置高温扰动装置，所述高温扰动装置由高温扰动发射头6和高温扰动控制器7组成；依次对酸化压裂孔4和高温扰动导孔5进行常规钻孔密封；开启高温扰动装置，利用高温扰动控制器7调节高温扰动发射头6的温度对预揭煤煤层2进行加热，加热温度设定120℃，达到设定温度后保持温度恒定；打开开关14，同时开启酸化压裂泵装置13，对预揭煤煤层2进行酸化压裂，由于高温扰动装置对煤层2的加热，致使酸化压裂液处于高温状态，加强了酸化压裂液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂；根据不同煤质设定不同作业时间，达到设定时间后，停止高温扰动强化酸化压裂作业，拆除设备，将酸化压裂孔4和高温扰动导孔5通过瓦斯抽采管连入瓦斯抽采管网，进行瓦斯抽采。所述酸化压裂孔4呈边长为3～5m的矩形阵列布置，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动导孔的五倍；所述酸化压裂液由浓度为13％盐酸、6％氢氟酸、10％十二烷基硫酸钠溶液组成。所述不同作业时间，根据煤层硬度系数决定，作业时间T＝f×40min，f为煤层硬度系数。通过实施高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，使得酸化压裂影响范围扩大，抽采瓦斯浓度提高，且能有效降低预揭煤煤层的瓦斯压力和地应力，较现有石门揭煤方法安全效果显著，满足了煤矿井下现场工作的需要。
Claims (4)
1.一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，其特征在于包括以下步骤：
a.首先在岩层(1)巷道断面(3)上依次施工酸化压裂孔(4)和高温扰动导孔(5)，酸化压裂孔(4)呈矩形阵列布置，高温扰动导孔(5)布置于酸化压裂孔(4)对角线中心位置处，酸化压裂孔(4)的施工长度是高温扰动导孔(5)施工长度的两倍；
b.在酸化压裂孔(4)孔口连接酸化压裂设备，所述酸化压裂设备由防酸蚀高压胶管(8)、酸化压裂管(9)和酸化压裂泵装置(13)组成，各段防酸蚀高压胶管(8)由三通(11)连接，三通(11)的出口一端与酸化压裂管(9)连接，且每段防酸蚀高压胶管(8)都设置有单向节流阀(12)；
c.在高温扰动导孔(5)轴线位置布置高温扰动装置，所述高温扰动装置由高温扰动发射头(6)和高温扰动控制器(7)组成；
d.依次对酸化压裂孔(4)和高温扰动导孔(5)进行常规钻孔密封；
e.开启高温扰动装置，利用高温扰动控制器(7)调节高温扰动发射头(6)的温度对预揭煤煤层(2)进行加热，加热温度设定120℃，达到设定温度后保持温度恒定；
f.打开开关(14)，同时开启酸化压裂泵装置(13)，对预揭煤煤层(2)进行酸化压裂；
g.根据不同煤质设定不同作业时间，达到设定时间后，停止高温扰动强化酸化压裂作业，拆除设备，将酸化压裂孔(4)和高温扰动导孔(5)通过瓦斯抽采管连入瓦斯抽采管网，进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，其特征在于所述酸化压裂孔(4)呈边长为3～5m的矩形阵列布置，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动导孔(5)的五倍。
3.根据权利要求1所述的一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，其特征在于酸化压裂液由浓度为13％盐酸、6％氢氟酸、10％十二烷基硫酸钠溶液组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于高温扰动强化酸化压裂石门揭煤方法，其特征在于所述不同作业时间，根据煤层硬度系数决定，作业时间T＝f×40min，f为煤层硬度系数。
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