CN110578504A - 一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法 - Google Patents

一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

发明提供一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法。该系统利用水力割缝形成的多条卸压带进行分步注热，并利用蒸汽注热管前端的环式往复密封器使瓦斯向孔口方向流动，防止瓦斯在抽采范围外的区域积聚，以定向热驱瓦斯的形式，保证了瓦斯的抽采效率。该系统的使用方法利用水力割缝与蒸汽注热的协同作用，从煤层高效致裂和瓦斯高效解吸两个方面着手，以分区致裂与定向热驱瓦斯的形式，有效解决了瓦斯抽采难度较大、抽采效率较低的难题。

Description

一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法。
背景技术
我国煤层普遍具有瓦斯压力高、含量大、渗透率低和吸附性强的特点。瓦斯抽采难度较大及抽采效率较低的问题严重影响着煤矿开采的效率，成为制约煤矿安全高效生产的最大问题之一。
水利化措施以高效的卸压增透作用在我国煤矿区域瓦斯治理过程中得到了广泛的应用。通过水力割缝、水力压裂等措施对煤层进行人工增透成为了我国提高提高抽采效率和降低瓦斯抽采难度的主要方法，是实现深部煤层瓦斯灾害防控的关键技术之一。但是随着煤炭开采深度的急剧增长，排渣不利导致的钻进过程中喷孔、埋钻及割缝过程中卡钻等问题也逐渐显现出来，成为了难以破解的工程问题。此外，瓦斯的产出是一个解吸、扩散与渗流的复杂过程，而温度是这一过程的主控因素之一。因此煤体温度越高，瓦斯解吸、扩散速率就会越快，渗流效果越高，使游离瓦斯的浓度增加，从而提高煤层瓦斯的抽采效率。相关研究表明，温度每升高1℃，煤体吸附瓦斯的能力降低约8％，由此可见利用注热措施提高煤层温度也是改善煤层瓦斯抽采效率的有效途径之一。近年来也有不少学者提出了煤层注热抽采瓦斯技术，即通过向煤层中注入高温蒸汽提高煤体温度，进而促进瓦斯解吸，但由于煤体的热传导系数较低、瓦斯在抽采孔内的非定向流动、注热形式较为单一等问题，使注热抽采瓦斯的工程应用效果不理想。
因此，亟需开发一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，包括超高压水射流发生系统、钻机钻具系统、蒸汽发生系统、孔口密封器和气渣分离器。
所述孔口密封器为管状体。所述孔口密封器的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器连接。所述钻杆从孔口密封器的后端伸入钻孔中。所述气渣分离器与瓦斯抽采管道相连。
所述超高压水射流发生系统包括超高压水泵和纳米流体储罐。所述超高压水泵和纳米流体储罐之间的高压管路上设置有纳米流体管道阀门。
所述钻机钻具系统包括旋转密封装置、钻头、钻机和钻杆。所述钻机夹持钻杆。所述钻头安装在钻杆的首端。所述钻头上对称设置有两个供高压水射出的流道。所述流道的出口方向与钻杆的轴向垂直。所述流道与钻杆的内腔连通。所述旋转密封装置的输入端与超高压水泵通过高压管路连接，输出端与钻杆的尾端连接。工作时，钻机带动钻杆旋转并钻入煤岩层中。所述钻头在钻杆的旋转带动下自轴旋转。纳米流体通过超高压水泵和旋转密封装置进入钻杆的内腔。所述纳米流体经过内腔送入钻头。所述流道形成高压水射流对四周煤岩体进行冲击。煤岩体由钻头研磨破碎或经受高压水冲击而破碎。高压水射流冲击煤岩屑，纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器。
所述蒸汽发生系统包括蒸汽发生器和蒸汽注热管。所述蒸汽注热管的外壁上贴敷有玻璃棉保护层。所述蒸汽注热管的首端伸入从孔口密封器的后端伸入钻孔中，尾端与超高压水泵连通。所述蒸汽注热管的首端外壁上设置有环式往复密封器和一对蒸汽喷嘴。所述蒸汽喷嘴与蒸汽注热管的内腔连通。所述环式往复密封器位于蒸汽喷嘴的前方。所述环式往复密封器可对钻孔孔壁与蒸汽注热管之间的空隙进行往复式密封。所述蒸汽发生器通过管道与蒸汽注热管的内腔连通。所述蒸汽发生器与蒸汽注热管之间的管道上设置有蒸汽发生器阀门。工作时，蒸汽发生器产生的热蒸汽沿蒸汽注热管和蒸汽喷嘴输送到钻孔中。通过热蒸汽携带的热量加热煤体。
进一步，所述气渣分离器与瓦斯抽采管道之间的管路上安装有瓦斯浓度检测器和瓦斯抽采管道阀门。
进一步，所述蒸汽注热管采用钢材料制得。
进一步，所述蒸汽发生器产生的热蒸汽温度为300～500℃。
进一步，所述环式往复密封器与蒸汽喷嘴之间的间距为0.5m。
本发明还公开一种关于上述抽采系统的使用方法，包括以下步骤：
1)根据瓦斯抽采钻孔设计要求，确定煤层中的钻孔位置和钻孔参数。在纳米流体储藏罐中灌注亲水性纳米流体悬浮液。
2)开启水射流发生设备和钻机钻具系统。将水压升高至5～10MPa。钻机带动钻头进行钻孔作业。亲水性纳米流体通过纳米流体流道喷出冲击煤岩体。钻进同时打开瓦斯抽采管道阀门，使瓦斯气体通过气渣分离器、瓦斯浓度检测器、瓦斯抽采管道阀门被抽至瓦斯抽采管道中。
3)待钻头穿过煤层顶板1m后，停止钻进。关闭加压泵和钻机。将钻头向孔口方向退后3～5m。
4)打开纳米流体管道阀门，启动加压泵，调节加压泵压力至100～150MPa，使亲水性纳米流体通过钻头的纳米流体流道喷出，致裂煤岩体。同时启动钻机，使钻机带动钻头围绕轴心线旋转，对钻头所在位置的煤体进行水力割缝，在形成缝隙的同时，亲水性纳米颗粒吸附在破碎的煤岩石表面，使其流动性增大，将破碎的煤岩石及瓦斯等气渣顺利排至气渣分离器中。
5)割缝3h后，关闭加压泵、纳米流体管道阀门和钻机。待瓦斯浓度检测器显示瓦斯浓度低于30％后，关闭瓦斯抽采管道阀门，停止抽采瓦斯，并将钻头向孔口方向退后4～5m。
6)重复步骤3)～5)直至煤层中形成设计所需数量的多条割缝卸压带，退钻。
7)排空纳米流体储藏罐。将蒸汽注热管联入瓦斯抽采孔内。所述蒸汽注热管的首端伸至煤层顶板后2～4m处。一对蒸汽喷嘴位于第一条割缝卸压带处。环式往复密封器对蒸汽注热管与瓦斯抽采孔之前的空隙进行密封。
8)向纳米流体储藏罐内灌注金属纳米流体。
9)打开纳米流体管道阀门，启动加压泵，将金属纳米流体通过蒸汽注热管的蒸汽喷嘴注入煤层中。金属纳米流体通过割缝卸压带，吸附在煤层中的空隙裂隙表面上。
10)注入1h后，关闭纳米流体管道阀门与加压泵。开启蒸汽发生器和蒸汽发生器阀门。高压热蒸汽通过蒸汽喷嘴注入至临近割缝卸压带中，对临近的割缝卸压带加热致。同时打开瓦斯抽采管道阀门，使瓦斯气体通过气渣分离器、瓦斯浓度检测器和瓦斯抽采管道阀门被抽至瓦斯抽采管道中。
11)注热3h后，待瓦斯浓度检测器显示瓦斯浓度在15％以下后，关闭蒸汽发生器、蒸汽发生器阀门和瓦斯抽采管道阀门，停止抽采瓦斯。将蒸汽注热管向孔口方向后退4～5m。
12)重复步骤9)～11)，直至最后一条割缝卸压带瓦斯浓度降低至15％以下。将蒸汽注热管退出瓦斯抽采孔，将瓦斯抽采管道直接联入瓦斯抽采孔，打开瓦斯抽采管道阀门，持续抽采瓦斯。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.可实现水力割缝排渣顺畅、瓦斯高效解吸和瓦斯高效抽采的效果，充分发挥分区致裂和定向热驱的协同作用，显著提高抽采效率；
B.利用亲水性纳米流体溶液以5～10MPa的压力从钻头两侧流道出口喷出，既能达到扩张钻孔与冷却钻头的作用，又能使亲水性纳米流体吸附在破碎的煤岩体表面，增大其流动性，保证钻进过程中排渣顺畅，提高钻进效率及安全性；
C.将亲水性纳米流体作为割缝液，通过加压泵形成100～150MPa的压力割缝致裂煤体，形成多条卸压带的同时，使纳米流体吸附在破碎的岩石表面，增大破碎岩石的流动性，便于将破碎的煤岩体排出钻孔；
D.将金属纳米流体溶液注入煤层，使其吸附在煤体表面，利用其良好的热传导性，使煤体表面的导热系数增大，能够显著提高煤体的温度，促进煤层瓦斯的快速解吸，使煤层中大量的吸附态瓦斯转变为游离态瓦斯；
E.利用环式往复密封器对瓦斯抽采孔内气体流动的限制作用，再对多条卸压带依次进行注热，使解吸的瓦斯气体向孔口方向流动，限制了瓦斯在抽采孔内的积聚或再吸附，保证了瓦斯抽采的效率，显著提升蒸汽注热的效果。
F.利用亲水性纳米流体解决了钻进及割缝过程中排渣不利的难题，利用金属纳米流体的良好导热性提升了蒸汽注热的实施效果，通过分区致裂和分步定向热驱的措施，将水力割缝与蒸汽注热相结合，实现了煤层致裂与定向热驱瓦斯的协同效果，显著提高了瓦斯抽采效率，从而达到了防治低透气性煤层瓦斯灾害的效果，实现了煤矿安全高效生产的目的。
附图说明
图1为分区致裂瓦斯抽采系统示意图；
图2为A处局部放大图；
图3为定向热驱瓦斯抽采系统示意图；
图4为B处局部放大图。
图中：煤层1、煤层顶板2、孔口密封器3、钻头4、流道401、钻机5、气渣分离器6、瓦斯浓度检测器7、瓦斯抽采管道阀门8、瓦斯抽采管道9、超高压水泵10、纳米流体管道阀门11、纳米流体储罐12、钻杆13、蒸汽发生器阀门14、蒸汽发生器15、蒸汽注热管16、环式往复密封器1601、蒸汽喷嘴1602。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1和图2，本实施例基于水力割缝协同热驱强化瓦斯抽采的基本思想，采用金属纳米流体强化蒸汽注热的方式，提供一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，包括超高压水射流发生系统、钻机钻具系统、蒸汽发生系统、孔口密封器3和气渣分离器6。
所述孔口密封器3为管状体。所述孔口密封器3的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器6连接。所述钻杆13从孔口密封器3的后端伸入钻孔中。所述气渣分离器6与瓦斯抽采管道9相连。所述气渣分离器6与瓦斯抽采管道9之间的管路上安装有瓦斯浓度检测器7和瓦斯抽采管道阀门8。
所述超高压水射流发生系统包括超高压水泵10和纳米流体储罐12。所述超高压水泵10和纳米流体储罐12之间的高压管路上设置有纳米流体管道阀门11。所述纳米流体是通过向液体中添加纳米颗粒材料来赋予或改善其特殊性能而获得的。所述纳米流体具有较强的吸附性、亲水性和良好的导热性。亲水性的纳米流体悬浮液进入岩层后，可吸附在岩块表面，由于其表面的亲水性，会使疏水性岩块表面聚集更多的水分子，达到增大岩块湿润性与流动性的效果。另外，Fe3O4、CuO等金属纳米流体具有更好导热性，其通过水力割缝措施进入煤层时，不仅达到了增透煤层的效果，还会利用纳米流体的微体积性与强吸附性，使其吸附在煤体的微孔隙、微裂隙表面，提高煤体的热传导系数，可显著提高煤层注热的效率，再进行煤层注热措施，就可极大地促进瓦斯解吸、扩散和渗流的过程，达到提高瓦斯抽采效率的目的。
所述钻机钻具系统包括旋转密封装置、钻头4、钻机5和钻杆13。所述钻机5夹持钻杆13。所述钻头4安装在钻杆13的首端。参见图2，所述钻头4上对称设置有两个供高压水射出的流道401。所述流道401的出口方向与钻杆13的轴向垂直。所述流道401与钻杆13的内腔连通。所述旋转密封装置的输入端与超高压水泵10通过高压管路连接，输出端与钻杆13的尾端连接。工作时，钻机5带动钻杆13旋转并钻入煤岩层中。所述钻头4在钻杆13的旋转带动下自轴旋转。纳米流体通过超高压水泵10和旋转密封装置进入钻杆13的内腔。所述纳米流体经过内腔送入钻头4。所述流道401形成高压水射流对四周煤岩体进行冲击。煤岩体由钻头4研磨破碎或经受高压水冲击而破碎。高压水射流冲击煤岩屑，纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器6。
所述蒸汽发生系统包括蒸汽发生器15和蒸汽注热管16。所述蒸汽发生器15产生的热蒸汽温度为300～500℃。所述蒸汽注热管16的外壁上贴敷有玻璃棉保护层。所述蒸汽注热管16的首端伸入从孔口密封器3的后端伸入钻孔中，尾端与超高压水泵10连通。参见图4，所述蒸汽注热管16的首端外壁上设置有环式往复密封器1601和一对蒸汽喷嘴1602。所述蒸汽喷嘴1602与蒸汽注热管16的内腔连通。所述环式往复密封器1601位于蒸汽喷嘴1602的前方。所述环式往复密封器1601与蒸汽喷嘴1602之间的间距为0.5m。所述环式往复密封器1601可对钻孔孔壁与蒸汽注热管16之间的空隙进行往复式密封，限制瓦斯抽采孔内气体的流动，促使解吸的瓦斯向孔口方向流动。所述蒸汽发生器15通过管道与蒸汽注热管16的内腔连通。所述蒸汽发生器15与蒸汽注热管16之间的管道上设置有蒸汽发生器阀门14。工作时，蒸汽发生器15产生的热蒸汽沿蒸汽注热管16和蒸汽喷嘴1602输送到钻孔中。通过热蒸汽携带的热量加热煤体。
值得说明的是，本实施例适用于煤矿井下微孔隙、低渗透、高吸附的煤层区域瓦斯抽采。
实施例2：
本实施例公开一种关于实施例1所述抽采系统的使用方法，包括以下步骤：
1)根据瓦斯抽采钻孔设计要求，确定煤层1中的钻孔位置和钻孔参数。在纳米流体储藏罐12中灌注亲水性纳米流体悬浮液。本实施例中，亲水性纳米流体悬浮液采用水基亲水性SiO2纳米流体溶液。
2)开启水射流发生设备和钻机钻具系统。将水压升高至5～10MPa。钻机5带动钻头4进行钻孔作业。亲水性纳米流体通过纳米流体流道401喷出冲击煤岩体，扩大钻孔直径并降低钻头温度。钻进同时打开瓦斯抽采管道阀门8，使瓦斯气体通过气渣分离器6、瓦斯浓度检测器7、瓦斯抽采管道阀门8被抽至瓦斯抽采管道9中。
3)待钻头4穿过煤层顶板21m后，停止钻进。关闭加压泵10和钻机5。将钻头4向孔口方向退后3～5m。
4)打开纳米流体管道阀门11，启动加压泵10，调节加压泵10压力至100～150MPa，使亲水性纳米流体通过钻头4的纳米流体流道401喷出，致裂煤岩体。同时启动钻机5，使钻机5带动钻头4围绕轴心线旋转，对钻头4所在位置的煤体进行水力割缝，在形成缝隙的同时，亲水性纳米颗粒吸附在破碎的煤岩石表面，使其流动性增大，将破碎的煤岩石及瓦斯等气渣顺利排至气渣分离器中6。水基亲水性SiO2纳米流体溶液形成的高压水对煤层进行钻进与分区割缝，达到扩张钻孔与卸压增透的同时，使亲水性纳米颗粒吸附在破裂的岩石表面，提高了破碎岩石的流动性，有利用钻进及割缝过程中的顺利排渣，可破解钻进及割缝过程中喷孔、埋钻、卡钻的问题。
5)割缝3h后，关闭加压泵10、纳米流体管道阀门11和钻机5。待瓦斯浓度检测器7显示瓦斯浓度低于30％后，关闭瓦斯抽采管道阀门8，停止抽采瓦斯，并将钻头4向孔口方向退后4～5m。
6)重复步骤3)～5)直至煤层1中形成设计所需数量的多条割缝卸压带，退钻。
7)排空纳米流体储藏罐12。将蒸汽注热管16联入瓦斯抽采孔内。所述蒸汽注热管16的首端伸至煤层顶板后2～4m处。一对蒸汽喷嘴1602位于第一条割缝卸压带处。环式往复密封器1601对蒸汽注热管16与瓦斯抽采孔之前的空隙进行密封，防治瓦斯在抽采孔内积聚，保证了解吸瓦斯的定向流动。
8)向纳米流体储藏罐12内灌注金属纳米流体。
9)打开纳米流体管道阀门11，启动加压泵10，将金属纳米流体通过蒸汽注热管16的蒸汽喷嘴1602注入煤层1中。金属纳米流体通过割缝卸压带，吸附在煤层中的空隙裂隙表面上，增大煤体导热性能。
10)注入1h后，关闭纳米流体管道阀门11与加压泵10。开启蒸汽发生器15和蒸汽发生器阀门14。高压热蒸汽通过蒸汽喷嘴1602注入至临近割缝卸压带中。蒸汽对煤层进行注热时，通过金属纳米颗粒的良好传热作用，增大了煤体温度提升的效率，达到了高效注热煤体的目的，吸附性瓦斯大量解吸。同时打开瓦斯抽采管道阀门8，使瓦斯气体通过气渣分离器6、瓦斯浓度检测器7和瓦斯抽采管道阀门8被抽至瓦斯抽采管道9中。
11)注热3h后，待瓦斯浓度检测器7显示瓦斯浓度始终在15％以下后，关闭蒸汽发生器15、蒸汽发生器阀门14和瓦斯抽采管道阀门8，停止抽采瓦斯。将蒸汽注热管16向孔口方向后退4～5m，使蒸汽喷嘴1602位于临近的卸压带处，环式往复密封器1601进行密封。
12)重复步骤9)～11)，直至最后一条割缝卸压带瓦斯浓度降低至15％以下。将蒸汽注热管16退出瓦斯抽采孔，将瓦斯抽采管道9直接联入瓦斯抽采孔，打开瓦斯抽采管道阀门8，持续抽采瓦斯。
值得说明的是，本实施例利用水力割缝形成的多条卸压带进行分步注热，并利用蒸汽注热管前端的环式往复密封器使瓦斯向孔口方向流动，防止瓦斯在抽采范围外的区域积聚，以定向热驱瓦斯的形式，保证了瓦斯的抽采效率。本实施例利用水力割缝与蒸汽注热的协同作用，从煤层高效致裂和瓦斯高效解吸两个方面着手，以分区致裂与定向热驱瓦斯的形式，有效解决了瓦斯抽采难度较大、抽采效率较低的难题。

Claims (7)

1.一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，其特征在于，包括超高压水射流发生系统、钻机钻具系统、蒸汽发生系统、孔口密封器(3)和气渣分离器(6)；
所述孔口密封器(3)为管状体；所述孔口密封器(3)的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器(6)连接；所述钻杆(13)从孔口密封器(3)的后端伸入钻孔中；所述气渣分离器(6)与瓦斯抽采管道(9)相连；所述气渣分离器(6)与瓦斯抽采管道(9)之间的管路上安装有瓦斯浓度检测器(7)和瓦斯抽采管道阀门(8)；
所述超高压水射流发生系统包括超高压水泵(10)和纳米流体储罐(12)；所述超高压水泵(10)和纳米流体储罐(12)之间的高压管路上设置有纳米流体管道阀门(11)；
所述钻机钻具系统包括旋转密封装置、钻头(4)、钻机(5)和钻杆(13)；所述钻机(5)夹持钻杆(13)；所述钻头(4)安装在钻杆(13)的首端；所述钻头(4)上对称设置有两个供高压水射出的流道(401)；所述流道(401)的出口方向与钻杆(13)的轴向垂直；所述流道(401)与钻杆(13)的内腔连通；所述旋转密封装置的输入端与超高压水泵(10)通过高压管路连接，输出端与钻杆(13)的尾端连接；工作时，钻机(5)带动钻杆(13)旋转并钻入煤岩层中；所述钻头(4)在钻杆(13)的旋转带动下自轴旋转；纳米流体通过超高压水泵(10)和旋转密封装置进入钻杆(13)的内腔；所述纳米流体经过内腔送入钻头(4)；所述流道(401)形成高压水射流对四周煤岩体进行冲击；煤岩体由钻头(4)研磨破碎或经受高压水冲击而破碎；高压水射流冲击煤岩屑，纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器(6)；
所述蒸汽发生系统包括蒸汽发生器(15)和蒸汽注热管(16)；所述蒸汽注热管(16)的外壁上贴敷有玻璃棉保护层；所述蒸汽注热管(16)的首端伸入从孔口密封器(3)的后端伸入钻孔中，尾端与超高压水泵(10)连通；所述蒸汽注热管(16)的首端外壁上设置有环式往复密封器(1601)和一对蒸汽喷嘴(1602)；所述蒸汽喷嘴(1602)与蒸汽注热管(16)的内腔连通；所述环式往复密封器(1601)位于蒸汽喷嘴(1602)的前方；所述环式往复密封器(1601)可对钻孔孔壁与蒸汽注热管(16)之间的空隙进行往复式密封；所述蒸汽发生器(15)通过管道与蒸汽注热管(16)的内腔连通；所述蒸汽发生器(15)与蒸汽注热管(16)之间的管道上设置有蒸汽发生器阀门(14)；工作时，蒸汽发生器(15)产生的热蒸汽沿蒸汽注热管(16)和蒸汽喷嘴(1602)输送到钻孔中；通过热蒸汽携带的热量加热煤体。
2.根据权利要求1所述的一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，其特征在于：所述蒸汽注热管(16)采用钢材料制得。
3.根据权利要求1所述的一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，其特征在于：所述蒸汽发生器(15)产生的热蒸汽温度为300～500℃。
4.根据权利要求1所述的一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，其特征在于：所述环式往复密封器(1601)与蒸汽喷嘴(1602)之间的间距为0.5m。
5.一种关于权利要求1所述抽采系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据瓦斯抽采钻孔设计要求，确定煤层(1)中的钻孔位置和钻孔参数；在纳米流体储藏罐(12)中灌注亲水性纳米流体悬浮液；
2)开启水射流发生设备和钻机钻具系统；将水压升高至5～10MPa；钻机(5)带动钻头(4)进行钻孔作业；亲水性纳米流体通过纳米流体流道(401)喷出冲击煤岩体；钻进同时打开瓦斯抽采管道阀门(8)，使瓦斯气体通过气渣分离器(6)、瓦斯浓度检测器(7)、瓦斯抽采管道阀门(8)被抽至瓦斯抽采管道(9)中；
3)待钻头(4)穿过煤层顶板(2)1m后，停止钻进；关闭加压泵(10)和钻机(5)；将钻头(4)向孔口方向退后3～5m；
4)打开纳米流体管道阀门(11)，启动加压泵(10)，调节加压泵(10)压力至100～150MPa，使亲水性纳米流体通过钻头(4)的纳米流体流道(401)喷出，致裂煤岩体；同时启动钻机(5)，使钻机(5)带动钻头(4)围绕轴心线旋转，对钻头(4)所在位置的煤体进行水力割缝，在形成缝隙的同时，亲水性纳米颗粒吸附在破碎的煤岩石表面，使其流动性增大，将破碎的煤岩石及瓦斯等气渣顺利排至气渣分离器中(6)；
5)割缝3h后，关闭加压泵(10)、纳米流体管道阀门(11)和钻机(5)；待瓦斯浓度检测器(7)显示瓦斯浓度低于30％后，关闭瓦斯抽采管道阀门(8)，停止抽采瓦斯，并将钻头(4)向孔口方向退后4～5m；
6)重复步骤3)～5)直至煤层(1)中形成设计所需数量的多条割缝卸压带，退钻；
7)排空纳米流体储藏罐(12)；将蒸汽注热管(16)联入瓦斯抽采孔内；所述蒸汽注热管(16)的首端伸距煤层顶板2～4m处；一对蒸汽喷嘴(1602)位于第一条割缝卸压带处；环式往复密封器(1601)对蒸汽注热管(16)与瓦斯抽采孔之前的空隙进行密封；
8)向纳米流体储藏罐(12)内灌注金属纳米流体；
9)打开纳米流体管道阀门(11)，启动加压泵(10)，将金属纳米流体通过蒸汽注热管(16)的蒸汽喷嘴(1602)注入煤层(1)中；金属纳米流体通过割缝卸压带，吸附在煤层中的孔隙裂隙表面上；
10)注入1h后，关闭纳米流体管道阀门(11)与加压泵(10)；开启蒸汽发生器(15)和蒸汽发生器阀门(14)；高压热蒸汽通过蒸汽喷嘴(1602)注入至临近割缝卸压带中，在纳米颗粒的辅助下，迅速对临近的割缝卸压带加热；同时打开瓦斯抽采管道阀门(8)，使瓦斯气体通过气渣分离器(6)、瓦斯浓度检测器(7)和瓦斯抽采管道阀门(8)被抽至瓦斯抽采管道(9)中；
11)注热3h后，待瓦斯浓度检测器(7)显示瓦斯浓度在15％以下后，关闭蒸汽发生器(15)、蒸汽发生器阀门(14)和瓦斯抽采管道阀门(8)，停止抽采瓦斯；将蒸汽注热管(16)向孔口方向后退4～5m；
12)重复步骤9)～11)，直至最后一条割缝卸压带瓦斯浓度降低至15％以下；将蒸汽注热管(16)退出瓦斯抽采孔，将瓦斯抽采管道(9)直接联入瓦斯抽采孔，打开瓦斯抽采管道阀门(8)，持续抽采瓦斯。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述亲水性纳米流体悬浮液采用水基SiO2纳米流体溶液。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤8)中所述金属纳米流体采用Fe3O4或CuO纳米流体溶液。
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