CN109989783B - 超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统及瓦斯抽采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统，包括在煤层壁上均匀设置的多个负压孔，相邻负压孔围成的区域内设置有正压孔；负压孔内设置有抽采管，抽采管伸出负压孔封孔器，抽采管连接有负压支管，负压支管与一负压总管相连接；正压孔内设置有压裂管和碳纤维石英电热管，压裂管伸出正压孔封孔器，压裂管与一正压总管相连接；正压总管连接有储气罐，储气罐与压裂管之间的正压总管上串联设有加热箱、增压泵和泄压阀。本发明还公开了相应的瓦斯抽采方法。本发明能量利用率高、能长时间保持二氧化碳的超临界状态、在正压和负压较强的相互作用下实现瓦斯高效抽采。

Description

超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统及瓦 斯抽采方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯抽采是煤矿安全生产的重要保障，也是回收利用瓦斯气体的需要。我国煤层具有瓦斯吸附性高、渗透率低的特点，这导致瓦斯抽采困难，瓦斯事故频发。目前常用的瓦斯抽采方式需要布置密集的瓦斯抽采钻孔，人力、物力投入较多，单孔负压值低。而水力压裂技术促解吸效果差，不能从根本上解决我国煤层渗透性低，煤层瓦斯抽采率低的问题。

超临界二氧化碳是指将二氧化碳加温加压至临界点以上(Tc＝31.1℃，Pc＝7.38MPa)的状态。实验表明：超临界二氧化碳可溶解煤基质中的部分有机质，提高煤层孔隙率，且超临界二氧化碳渗透能力强，极易进入煤中的孔、裂隙，产生裂缝网，使煤体快速致裂、扩孔，促进瓦斯解吸。因此在煤层瓦斯开采中大范围安全高效地应用超临界二氧化碳以及如何提高煤层瓦斯抽采效率是目前重要的研究课题。

现有的研究中，超临界二氧化碳的使用，需要在煤层上钻出正压孔，然后将超临界二氧化碳通入正压孔中压裂煤层。超临界二氧化碳在通入正压孔前，需要加温；超临界二氧化碳进入正压孔后温度降低，难以保持超临界状态，很容易有部分二氧化碳脱离超临界状态，从而在整体上降低渗透性，降低煤层致裂的速度，不利于促进瓦斯解吸。如果在正压孔中对二氧化碳进行微波加热，将有利于保持二氧化碳的超临界性，超临界二氧化碳利用其超临界性能沿煤层裂隙到达较深处、产生致裂效果后，已经没有必要继续保持超临界状态了。但这种方式具有如下缺陷：

煤层相比二氧化碳更容易吸收微波能量，且微波具有良好的穿透性能，导致微波能量主要用来加热煤层，且能够加热距离正压孔较远的煤层，能量不能集中于超临界二氧化碳，出现无用功多有用功少的现象。

现有的正负压抽采瓦斯技术具有如下的缺陷：需要密集钻孔才能保证正负压的抽采效果，加大了抽采成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量利用率高、能在较长时间内保持二氧化碳的超临界状态、利用超临界二氧化碳压裂煤体的正负压联合抽采瓦斯的系统。

为实现上述目的，本发明的超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统包括在煤层壁上均匀设置的多个负压孔，相邻负压孔围成的区域内设置有正压孔；负压孔的孔口处设置有负压孔封孔器，正压孔的孔口处设置有正压孔封孔器；

负压孔内设置有抽采管，抽采管伸出负压孔封孔器，抽采管连接有负压支管，各负压支管均与一负压总管相连接；负压总管连接有负压泵；负压孔封孔器与负压孔的孔壁以及抽采管密封配合；

正压孔内设置有压裂管和碳纤维石英电热管，压裂管伸出正压孔封孔器，各正压孔的压裂管均与一正压总管相连接；

正压总管连接有用于存储二氧化碳的储气罐，储气罐出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐与压裂管之间的正压总管上由上游向下游依次串联设有加热箱、增压泵和泄压阀；正压孔内的碳纤维石英电热管连接有耐高温电线，该处耐高温电线伸出正压孔封孔器并连接有电源，加热箱内设有碳纤维石英电热管，电源通过耐高温电线连接增压泵以及加热箱中的碳纤维石英电热管。

在设定的正压压力下，一个正压孔周边N厘米范围内的煤体内为正压影响区域，正压孔内通入设定压力的超临界二氧化碳时，正压影响区域内的煤体内部的压力为正值，正压影响区域边界处的煤体内部的压力为常压；

一个正压孔周边设有3－5个负压孔且正压孔周边的负压孔位于该正压孔的正压影响区域内；

一个正压孔的轴线与其周围的各负压孔的轴线之间的距离相同，均为L厘米；0.4N≤L≤0.7 N。

相邻两个正压孔的正压影响区域相互重叠。

本发明的目的还在于提供一种使用上述超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统进行的瓦斯抽采方法，按以下步骤进行：

第一步骤是求出正压孔的正压影响区域的半径N厘米，将0.6N作为L的值；

第二步骤是钻孔，即在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁上使用钻具钻出正压孔和负压孔，先在煤层壁上钻出均匀分布的正压孔，确保相邻两个正压孔的正压影响区域相互重叠；然后在正压孔周边钻出负压孔，使负压孔中心与相邻的正压孔中心的距离为L；

第三步骤是系统布置；在每一个负压孔内伸入抽采管，在每一个正压孔内伸入压裂管和碳纤维石英电热管；使各压裂管与正压总管相连接，使各抽采管通过负压支管与负压总管相连接，使电源通过耐高温电线连接正压孔中的碳纤维石英电热管、加热箱中的碳纤维石英电热管、增压泵和负压泵；

第四步骤是压裂和抽采；打开储气罐出口处的阀门，接通电源，开启增压泵、负压泵和各碳纤维石英电热管；使加热箱中的碳纤维石英电热管将二氧化碳加热至45℃－70℃，泄压阀的开启压力为8MPa；增压泵将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀向下游流入正压孔；正压孔内的碳纤维石英电热管将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入正压孔的超临界二氧化碳沿正压孔孔壁处的煤层缝隙渗透入煤层从而压裂煤体，促进煤层瓦斯解吸；

负压泵在负压孔内产生负压，负压孔位于正压影响区域内，在正负压的共同作用下，解吸出来的瓦斯气体经抽采管、负压支管和负压总管被抽出。

第一步骤中求出正压孔的正压影响区域的半径的方法是：在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁上使用钻具钻出试验用正压孔，在试验用正压孔周边的煤层内埋入若干压力传感器，各压力传感器的连接线连接有电控装置，电控装置连接有显示屏；

以指向试验用正压孔的轴线的方向为内向，反向为外向，各压力传感器由内向外均匀间隔布置，且在内外向方向上相邻的两个压力传感器距离试验用正压孔的轴线的距离相差5－10厘米；

在试验用正压孔中伸入压裂管和碳纤维石英电热管，使该压裂管伸出正压孔封孔器并通过管路连接正压总管，正压总管连接有用于存储二氧化碳的储气罐，储气罐出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐与压裂管之间的正压总管上由上游向下游依次串联设有加热箱、增压泵和泄压阀；碳纤维石英电热管连接有耐高温电线，耐高温电线伸出正压孔封孔器并连接有电源，加热箱内设有碳纤维石英电热管，电源通过耐高温电线连接增压泵以及加热箱中的碳纤维石英电热管；

打开储气罐出口处的阀门，接通电源，开启增压泵、负压泵和各碳纤维石英电热管；使加热箱中的碳纤维石英电热管将二氧化碳加热至45℃－70℃，泄压阀的开启压力为8MPa；增压泵将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀向下游流入试验用正压孔；试验用正压孔内的碳纤维石英电热管将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入试验用正压孔的超临界二氧化碳沿孔壁处的煤层缝隙渗透入煤层从而将通过压力压裂煤体；

由内向外各压力传感器检测到的压力依次升高；向试验用正压孔持续通入超临界二氧化碳1－2小时后，试验人员通过显示屏观察各压力传感器的示数，距离试验用正压孔较近的各压力传感器检测到的压力值升高，距离试验用正压孔较远的各压力传感器检测到的压力值保持不变；

检测到的压力值保持不变的各压力传感器中，将距离试验用正压孔最近的压力传感器与试验用正压孔的轴线之间的距离作为正压影响区域的半径。

第二步骤中钻出的负压孔的孔径为60毫米且正压孔的孔径为150毫米。

采用本发明的系统及方法具有如下优点：

负压总管可以通过负压支管将负压传导至每一负压孔内从而抽采瓦斯，正压总管可以通过各压裂管将超临界二氧化碳送入每一个正压孔中从而对煤层进行效果良好的致裂。由于超临界二氧化碳能够更好地渗透入煤层中，因此采用超临界二氧化碳相比采用水等其他介质能够起到更好的致裂效果和对煤层瓦斯的驱替效果。

碳纤维石英电热管工作时向外发出红外线，红外线的波长较微波更长，红外线不具有穿透性，其能量能够相比微波能量更集中作用于超临界二氧化碳，且二氧化碳能够良好地吸收红外线波长的能量；相比采用微波加热二氧化碳的手段，采用碳纤维石英电热管加热二氧化碳能够将更多的能量集中作用于超临界二氧化碳、减少了能量浪费，加热二氧化碳的效率也较高。

以往正压孔和负压孔是凭经验钻孔，不能保证每一个负压孔都处于正压的作用范围内，正压作用范围外的负压孔瓦斯抽采效率较低，相邻的正压孔驱逐出来的瓦斯气体不能有效被抽出，从而削弱了通过正压孔向煤体施加正压的意义，整体上降低了瓦斯抽采效率，降低了瓦斯抽净率（使煤体内残存更多的瓦斯气体）。

经实验，当负压孔处于正压影响区域的边缘处时，瓦斯抽采效率较低；当负压孔过于靠近正压影响区域的中心处时，则显然会增加钻孔数量，提高施工成本。

0.4 N≤L≤0.7 N，能够同时保证较高的瓦斯抽采效率和较低的钻孔密度，避免施工成本过高，同时保证正压和负压相互作用更强（强相互作用），使用较低的负压即可保证较高的抽采效率。

正压孔周边的负压孔位于该正压孔的正压影响区域内，保障每一个负压孔都得到正压作用，在一正一负双重压力作用下将煤体内解吸出来的瓦斯气体高效抽出。

一个正压孔的轴线与其周围的各负压孔的轴线之间的距离相同，便于钻孔的规划和施工。

相邻两个正压孔的正压影响区域相互重叠，可以使煤体内各处均被正压影响到，大大减小正压影响存在死角的机率，死角更少使得二氧化碳更全面地对煤体内的瓦斯进行驱逐替换，大幅减少正压影响死角区域内的瓦斯得不到二氧化碳驱替的现象。

本发明根据试验求出正压孔的正压影响区域的半径，然后再根据正压影响区域的半径确定正压孔与其周边负压孔的距离，具有较为准确的指导意义，能够确保绝大多数负压孔位于实际意义上的正压影响区域内，确保正负压双重作用于同一煤体区域，实现更好的瓦斯抽采效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是正压孔和负压孔的分布示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统包括在煤层壁1上均匀设置的多个负压孔2，相邻负压孔2围成的区域内设置有正压孔3；负压孔2的孔口处设置有负压孔封孔器4，正压孔3的孔口处设置有正压孔封孔器5；

负压孔2内设置有抽采管6，抽采管6伸出负压孔封孔器4，抽采管6连接有负压支管7，各负压支管7均与一负压总管8相连接；负压总管8连接有负压泵9；负压孔封孔器4与负压孔2的孔壁以及抽采管6密封配合；

正压孔3内设置有压裂管10和碳纤维石英电热管11，压裂管10伸出正压孔封孔器5，各正压孔3的压裂管10均直接与一正压总管12相连接或通过连接管路与正压总管12相连接；

正压总管12连接有用于存储二氧化碳的储气罐13，储气罐13出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐13与压裂管10之间的正压总管12上由上游向下游依次串联设有加热箱14、增压泵15和泄压阀16；正压孔3内的碳纤维石英电热管11连接有耐高温电线17，该处耐高温电线17伸出正压孔封孔器5并连接有电源，加热箱14内设有碳纤维石英电热管11，电源通过耐高温电线17连接增压泵15以及加热箱14中的碳纤维石英电热管11。

管路（如抽采管6和压裂管10）与封孔器密封配合、封孔器与孔壁密封配合均为现有技术，具体不再详述。

在设定的正压压力下，一个正压孔3周边N厘米范围内的煤体内为正压影响区域18，正压孔3内通入设定压力的超临界二氧化碳时，正压影响区域18内的煤体内部的压力为正值，正压影响区域18边界处的煤体内部的压力为常压（即正压孔3内通入超临界二氧化碳前后，正压影响区域18边界处以及边界外的煤体内部压力不发生改变）。

一个正压孔3周边设有3－5个负压孔2且正压孔3周边的负压孔2位于该正压孔3的正压影响区域18内；本实施例中，一个正压孔3周边设有4个负压孔2，各负压孔2形成矩形阵列，矩形阵列更加规则，便于打孔作业。

一个正压孔3的轴线与其周围的各负压孔2的轴线之间的距离相同，均为L厘米；0.4 N≤L≤0.7 N，优选L＝0.6N。

负压总管8可以通过负压支管7将负压传导至每一负压孔2内从而抽采瓦斯，正压总管12可以通过各压裂管10将超临界二氧化碳送入每一个正压孔3中从而对煤层进行效果良好的致裂。由于超临界二氧化碳能够更好地渗透入煤层中，因此采用超临界二氧化碳相比采用水等其他介质能够起到更好的致裂效果和对煤层瓦斯的驱替效果。

碳纤维石英电热管11工作时向外发出红外线，红外线的波长较微波更长，红外线不具有穿透性，其能量能够相比微波能量更集中作用于超临界二氧化碳，且二氧化碳能够良好地吸收红外线波长的能量；相比采用微波加热二氧化碳的手段，采用碳纤维石英电热管11加热二氧化碳能够将更多的能量集中作用于超临界二氧化碳、减少了能量浪费，加热二氧化碳的效率也较高。

以往正压孔3和负压孔2是凭经验钻孔，不能保证每一个负压孔2都处于正压的作用范围内，正压作用范围外的负压孔2瓦斯抽采效率较低，相邻的正压孔3驱逐出来的瓦斯气体不能有效被抽出，从而削弱了通过正压孔3向煤体施加正压的意义，整体上降低了瓦斯抽采效率，降低了瓦斯抽净率（使煤体内残存更多的瓦斯气体）。

经实验，当负压孔2处于正压影响区域18的边缘处时，瓦斯抽采效率较低；当负压孔2过于靠近正压影响区域18的中心处时，则显然会增加钻孔数量，提高施工成本。

0.4 N≤L≤0.7 N，能够同时保证较高的瓦斯抽采效率和较低的钻孔密度，避免施工成本过高，同时保证正压和负压相互作用更强（强相互作用），使用较低的负压即可保证较高的抽采效率。

正压孔3周边的负压孔2位于该正压孔3的正压影响区域18内，保障每一个负压孔2都得到正压作用，在一正一负双重压力作用下将煤体内解吸出来的瓦斯气体高效抽出。

一个正压孔3的轴线与其周围的各负压孔2的轴线之间的距离相同，便于钻孔的规划和施工。

相邻两个正压孔3的正压影响区域18相互重叠。相邻两个正压孔3的正压影响区域18相互重叠，可以使煤体内各处均被正压影响到，大大减小正压影响存在死角的机率，死角更少使得二氧化碳更全面地对煤体内的瓦斯进行驱逐替换，大幅减少正压影响死角区域内的瓦斯得不到二氧化碳驱替的现象。

本发明还公开了使用上述超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统进行的瓦斯抽采方法，按以下步骤进行：

第一步骤是求出正压孔3的正压影响区域18的半径N厘米，将0.6N作为L的值；

第二步骤是钻孔，即在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁1上使用钻具钻出正压孔3和负压孔2，先在煤层壁1上钻出均匀分布的正压孔3，确保相邻两个正压孔3的正压影响区域18相互重叠；然后在正压孔3周边钻出负压孔2，使负压孔2中心与相邻的正压孔3中心的距离为L；

第三步骤是系统布置；在每一个负压孔2内伸入抽采管6，在每一个正压孔3内伸入压裂管10和碳纤维石英电热管11；使各压裂管10与正压总管12相连接，使各抽采管6通过负压支管7与负压总管8相连接，使电源通过耐高温电线17连接正压孔3中的碳纤维石英电热管11、加热箱14中的碳纤维石英电热管11、增压泵15和负压泵9；

第四步骤是压裂和抽采；打开储气罐13出口处的阀门，接通电源，开启增压泵15、负压泵9和各碳纤维石英电热管11；使加热箱14中的碳纤维石英电热管11将二氧化碳加热至45℃－70℃（包括两端值），泄压阀16的开启压力为8MPa；增压泵15将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀16打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀16向下游流入正压孔3；正压孔3内的碳纤维石英电热管11将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入正压孔3的超临界二氧化碳沿正压孔3孔壁处的煤层缝隙（迅速）渗透入煤层从而压裂煤体，促进煤层瓦斯解吸；

负压泵9在负压孔2内产生负压，负压孔2位于正压影响区域18内，在正负压的共同作用下，解吸出来的瓦斯气体经抽采管6、负压支管7和负压总管8被抽出。

第一步骤中求出正压孔3的正压影响区域18的半径的方法是：在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁1上使用钻具钻出试验用正压孔，在试验用正压孔周边的煤层内埋入若干压力传感器，各压力传感器的连接线连接有电控装置，电控装置连接有显示屏；电控装置和显示屏均位于试验用正压孔以外，均为现有技术，图未示。

以指向试验用正压孔的轴线的方向为内向，反向为外向，各压力传感器由内向外均匀间隔布置，且在内外向方向上相邻的两个压力传感器距离试验用正压孔的轴线的距离相差5－10厘米；

在试验用正压孔中伸入压裂管10和碳纤维石英电热管11，使该压裂管10伸出正压孔封孔器5并通过管路连接正压总管12，正压总管12连接有用于存储二氧化碳的储气罐13，储气罐13出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐13与正压孔3之间的正压总管12上由上游向下游依次串联设有加热箱14、增压泵15和泄压阀16；碳纤维石英电热管11连接有耐高温电线17，耐高温电线17伸出正压孔封孔器5并连接有电源，加热箱14内设有碳纤维石英电热管11，电源通过耐高温电线17连接增压泵15以及加热箱14中的碳纤维石英电热管11；

打开储气罐13出口处的阀门，接通电源，开启增压泵15、负压泵9和各碳纤维石英电热管11；使加热箱14中的碳纤维石英电热管11将二氧化碳加热至45℃－70℃（包括两端值），泄压阀16的开启压力为8MPa；增压泵15将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀16打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀16向下游流入试验用正压孔；试验用正压孔内的碳纤维石英电热管11将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入试验用正压孔的超临界二氧化碳沿孔壁处的煤层缝隙（迅速）渗透入煤层从而将通过压力压裂煤体；

由内向外各压力传感器检测到的压力依次升高；向试验用正压孔持续通入超临界二氧化碳1－2小时后，试验人员通过显示屏观察各压力传感器的示数，距离试验用正压孔较近的各压力传感器检测到的压力值升高，距离试验用正压孔较远的各压力传感器检测到的压力值保持不变；

检测到的压力值保持不变的各压力传感器中，将距离试验用正压孔最近的压力传感器与试验用正压孔的轴线之间的距离作为正压影响区域18的半径（N厘米）。

第二步骤中钻出的负压孔2的孔径为60毫米且正压孔3的孔径为150毫米。

本发明根据试验求出正压孔3的正压影响区域18的半径，然后再根据正压影响区域18的半径确定正压孔3与其周边负压孔2的距离，具有较为准确的指导意义，能够确保绝大多数负压孔2位于实际意义上的正压影响区域18内，确保正负压双重作用于同一煤体区域，实现更好的瓦斯抽采效果。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统，其特征在于：包括在煤层壁上均匀设置的多个负压孔，相邻负压孔围成的区域内设置有正压孔；负压孔的孔口处设置有负压孔封孔器，正压孔的孔口处设置有正压孔封孔器；

负压孔内设置有抽采管，抽采管伸出负压孔封孔器，抽采管连接有负压支管，各负压支管均与一负压总管相连接；负压总管连接有负压泵；负压孔封孔器与负压孔的孔壁以及抽采管密封配合；

正压孔内设置有压裂管和碳纤维石英电热管，压裂管伸出正压孔封孔器，各正压孔的压裂管均与一正压总管相连接；

正压总管连接有用于存储二氧化碳的储气罐，储气罐出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐与压裂管之间的正压总管上由上游向下游依次串联设有加热箱、增压泵和泄压阀；正压孔内的碳纤维石英电热管连接有耐高温电线，耐高温电线伸出正压孔封孔器并连接有电源，加热箱内设有碳纤维石英电热管，电源通过耐高温电线连接增压泵以及加热箱中的碳纤维石英电热管；

在设定的正压压力下，一个正压孔周边N厘米范围内的煤体内为正压影响区域，正压孔内通入设定压力的超临界二氧化碳时，正压影响区域内的煤体内部的压力为正值，正压影响区域边界处的煤体内部的压力为常压；

一个正压孔周边设有3－5个负压孔且正压孔周边的负压孔位于该正压孔的正压影响区域内；

一个正压孔的轴线与其周围的各负压孔的轴线之间的距离相同，均为L厘米；0.4 N≤L≤0.7 N；

相邻两个正压孔的正压影响区域相互重叠；

使用所述超临界二氧化碳亟正负压强相互作用联合抽采瓦斯系统进行的瓦斯抽采方法按以下步骤进行：

第一步骤是求出正压孔的正压影响区域的半径N厘米，将0.6N作为L的值；

第二步骤是钻孔，即在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁上使用钻具钻出正压孔和负压孔，先在煤层壁上钻出均匀分布的正压孔，确保相邻两个正压孔的正压影响区域相互重叠；然后在正压孔周边钻出负压孔，使负压孔中心与相邻的正压孔中心的距离为L；

第三步骤是系统布置；在每一个负压孔内伸入抽采管，在每一个正压孔内伸入压裂管和碳纤维石英电热管；使各压裂管与正压总管相连接，使各抽采管通过负压支管与负压总管相连接，使电源通过耐高温电线连接正压孔中的碳纤维石英电热管、加热箱中的碳纤维石英电热管、增压泵和负压泵；

第四步骤是压裂和抽采；打开储气罐出口处的阀门，接通电源，开启增压泵、负压泵和各碳纤维石英电热管；使加热箱中的碳纤维石英电热管将二氧化碳加热至45℃－70℃，泄压阀的开启压力为8MPa；增压泵将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀向下游流入正压孔；正压孔内的碳纤维石英电热管将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入正压孔的超临界二氧化碳沿正压孔孔壁处的煤层缝隙渗透入煤层从而压裂煤体，促进煤层瓦斯解吸；

负压泵在负压孔内产生负压，负压孔位于正压影响区域内，在正负压的共同作用下，解吸出来的瓦斯气体经抽采管、负压支管和负压总管被抽出；

第一步骤中求出正压孔的正压影响区域的半径的方法是：在预定的瓦斯抽采作业范围内的煤层壁上使用钻具钻出试验用正压孔，在试验用正压孔周边的煤层内埋入若干压力传感器，各压力传感器的连接线连接有电控装置，电控装置连接有显示屏；

以指向试验用正压孔的轴线的方向为内向，反向为外向，各压力传感器由内向外均匀间隔布置，且在内外向方向上相邻的两个压力传感器距离试验用正压孔的轴线的距离相差5－10厘米；

在试验用正压孔中伸入压裂管和碳纤维石英电热管，使该压裂管伸出正压孔封孔器并通过管路连接正压总管，正压总管连接有用于存储二氧化碳的储气罐，储气罐出口处设有阀门；以二氧化碳的流动方向为下游方向，储气罐与压裂管之间的正压总管上由上游向下游依次串联设有加热箱、增压泵和泄压阀；碳纤维石英电热管连接有耐高温电线，耐高温电线伸出正压孔封孔器并连接有电源，加热箱内设有碳纤维石英电热管，电源通过耐高温电线连接增压泵以及加热箱中的碳纤维石英电热管；

打开储气罐出口处的阀门，接通电源，开启增压泵、负压泵和各碳纤维石英电热管；使加热箱中的碳纤维石英电热管将二氧化碳加热至45℃－70℃，泄压阀的开启压力为8MPa；增压泵将二氧化碳增压至8MPa后泄压阀打开，增温增压后的二氧化碳成为超临界二氧化碳，超临界二氧化碳经泄压阀向下游流入试验用正压孔；试验用正压孔内的碳纤维石英电热管将二氧化碳的温度维持在45℃－70℃之间从而维持二氧化碳的超临界状态；进入试验用正压孔的超临界二氧化碳沿孔壁处的煤层缝隙渗透入煤层从而将通过压力压裂煤体；

由内向外各压力传感器检测到的压力依次升高；向试验用正压孔持续通入超临界二氧化碳1－2小时后，试验人员通过显示屏观察各压力传感器的示数，距离试验用正压孔较近的各压力传感器检测到的压力值升高，距离试验用正压孔较远的各压力传感器检测到的压力值保持不变；

检测到的压力值保持不变的各压力传感器中，将距离试验用正压孔最近的压力传感器与试验用正压孔的轴线之间的距离作为正压影响区域的半径；

第二步骤中钻出的负压孔的孔径为60毫米且正压孔的孔径为150毫米。