CN114893161A - 多层位定向钻孔联合布置方法 - Google Patents

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CN114893161A CN202210483124.4A CN202210483124A CN114893161A CN 114893161 A CN114893161 A CN 114893161A CN 202210483124 A CN202210483124 A CN 202210483124A CN 114893161 A CN114893161 A CN 114893161A
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伍增强
薛志强
严锦钢
王东杰
李岁宁
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Abstract

本发明公开的本发明的多层位定向钻孔联合布置方法，通过定向钻机在煤岩体分层施工三层长距离定向钻孔，从下往上依次施工煤层长距离定向钻孔、顶板定向水力压裂钻孔及顶板定向长距离抽采钻孔，分别在煤层长距离定向钻孔进行水力割缝和水力压裂用以冲击地压防治和增加瓦斯抽采率，在顶板定向水力压裂钻孔施工水力压裂用以防治冲击地压，顶板定向长距离抽采钻孔“以孔代巷”，用以抽放瓦斯。通过多层次的布置定向长距离钻孔，实现了冲击地压、瓦斯的协同治理，相关应用设备技术成熟，能较快实现工业开采应用。

Description

多层位定向钻孔联合布置方法
技术领域
本发明属于煤矿安全开采方法技术领域，具体涉及一种多层位定向钻孔联合布置方法。
背景技术
对于高瓦斯厚煤层综放工作面，随着工作面开采强度的增加，特别是开采初期的瓦斯治理难度大，抽采工作面回采期间因放顶煤产生的大量瓦斯涌入工作面，导致上隅角瓦斯超限等问题，严重影响工作面的安全回采。
传统的井下瓦斯抽采技术如埋管抽采、高位抽采巷等存在工程量大、效率低下的问题，如高位抽采巷通过抽采采空区上部裂隙带瓦斯，减少采空区瓦斯涌入工作面，消除工作面瓦斯超限。由于顶板垮落滞后性，当放顶煤时，大部分顶板不会随放随跨，存在时间差，这就造成防煤期间，随着顶煤的垮落，顶煤中因煤体破碎而产生的瓦斯，不能及时抽走，会瞬间涌入工作面，造成工作面上隅角或回风巷瓦斯超限。同时一些深部矿井也面临冲击地压、瓦斯等多灾害耦合的情况，在进行瓦斯治理的时候也面临冲击地压的威胁，需进行瓦斯和冲击地压的协同治理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层位定向钻孔联合布置方法，能够在以孔代巷、抽放瓦斯的基础上，通过施工水力压裂进行冲击地压防治，实现多种灾害协同治理的目的。
本发明所采用的技术方案是：多层位定向钻孔联合布置方法，包括以下步骤：
步骤1、工作面回采前在停采线附近施工钻场，将定向钻机及配套设备放置在钻场内；
步骤2、在煤层中施工多组长距离定向钻孔，然后在钻孔内开展水力割缝及水力压裂，后接入矿井抽采系统；
步骤3、在煤层上方20～40m范围内施工多组顶板定向水力压裂主钻孔防治冲击地压；
步骤4、在工作面裂隙带下部布置多组顶板定向长距离钻孔抽放瓦斯；
步骤5、安装负压装置，将煤层压裂孔及顶板瓦斯抽放孔接入到瓦斯抽放系统中，进行瓦斯抽放。
本发明的特点还在于，
步骤1中的工作面走向长度为200m。
步骤2在煤层中施工3组长距离定向钻孔，中间钻孔位于巷道中部，两侧钻孔距离回采帮不小于20m。
步骤2中在钻孔内开展后退式水力割缝，每30m割缝一刀，割缝时间不小于10min；割缝完成后，采用双封单卡分段压裂工艺，间距30m，保证节流器出水口位于水力割缝缝槽位置处。
步骤3在煤层上方20～40m范围内施工3组顶板定向水力压裂主钻孔，采用后退式压裂方法，每隔20m压裂一段，压裂时间不小于30min。
步骤4在工作面裂隙带下部布置4组顶板定向长距离钻孔，与步骤3的3组顶板定向水力压裂主钻孔在竖直方向错开布置。
本发明的有益效果是：
1、煤层内采用孔内水力割缝加水力压裂，在防治冲击地压的基础上，可以大幅度提升煤层通透性，增加瓦斯抽放量。
2、采用顶板定向水力压裂可以替代顶板爆破进行冲击地压防治，既避免了火工品供应影响生产，又环保安全。
3、采用顶板定向长钻孔代替高位瓦斯巷，可以减少巷道掘进量，提高瓦斯抽放效率。
4、将抽放孔布置在压裂孔上方，可使抽放孔下方的岩层经压裂后，及时规则垮落，提高瓦斯抽采效率。
附图说明
图1是本发明的多层位定向钻孔联合布置方法的实施状态主视图；
图2是本发明的多层位定向钻孔联合布置方法的实施状态俯视图；
图3是本发明的多层位定向钻孔联合布置方法的实施状态左视图。
1.抽采钻孔，2.顶板压裂钻孔，3.煤层压裂钻孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种多层位定向钻孔联合布置方法，如图1至图3所示，包括以下步骤：
步骤1、工作面回采前在停采线附近施工钻场，将定向钻机及配套设备放置在钻场内。
步骤2、以工作面走向长度200m为例，在煤层中施工3组煤层定向长距离钻孔即煤层压裂钻孔3，其中中间钻孔位于巷道中部，两侧钻孔距离回采帮不小于20m作为安全距离。在煤层定向长距离钻孔内开展后退式水力割缝，每30m割缝一刀，割缝时间不小于10min。割缝完成后，采用“双封单卡分段压裂”工艺，间距30m，保证节流器出水口位于水力割缝缝槽位置处，增大压裂范围。
步骤3、在煤层上方20-40m范围内施工3组顶板定向水力压裂主钻孔即顶板压裂钻孔2，用以冲击地压防治。具体为在20-40m范围内选取厚度、硬度最大的岩层作为压裂层。采用后退式压裂方法。每隔20m压裂一段，压裂时间不小于30min。
步骤4、在工作面裂隙带下部布置4组顶板定向长距离钻孔即抽采钻孔1代替高抽巷，用以抽放瓦斯。抽采钻孔1与顶板压裂钻孔2错开布置，这样有利于抽放孔充分利用下方的压裂孔产生的压裂效果，提高抽采瓦斯效率。
步骤5、安装负压装置，将煤层压裂孔及顶板瓦斯抽放孔接入到瓦斯抽放系统化中，进行瓦斯抽放。
通过上述方式，本发明的多层位定向钻孔联合布置方法，通过定向钻机在煤岩体分层施工三层长距离定向钻孔，从下往上依次施工煤层长距离定向钻孔、顶板定向水力压裂钻孔及顶板定向长距离抽采钻孔，分别在煤层长距离定向钻孔进行水力割缝和水力压裂用以冲击地压防治和增加瓦斯抽采率，在顶板定向水力压裂钻孔施工水力压裂用以防治冲击地压，顶板定向长距离抽采钻孔“以孔代巷”，用以抽放瓦斯。通过多层次的布置定向长距离钻孔，实现了冲击地压、瓦斯的协同治理，相关应用设备技术成熟，能较快实现工业开采应用。

Claims (6)

1.多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、工作面回采前在停采线附近施工钻场，将定向钻机及配套设备放置在钻场内；
步骤2、在煤层中施工多组长距离定向钻孔，然后在钻孔内开展水力割缝及水力压裂，后接入矿井抽采系统；
步骤3、在煤层上方20～40m范围内施工多组顶板定向水力压裂主钻孔防治冲击地压；
步骤4、在工作面裂隙带下部布置多组顶板定向长距离钻孔抽放瓦斯；
步骤5、安装负压装置，将煤层压裂孔及顶板瓦斯抽放孔接入到瓦斯抽放系统中，进行瓦斯抽放。
2.如权利要求1所述的多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，所述步骤1中的工作面走向长度为200m。
3.如权利要求2所述的多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，所述步骤2在煤层中施工3组长距离定向钻孔，中间钻孔位于巷道中部，两侧钻孔距离回采帮不小于20m。
4.如权利要求2或3所述的多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，所述步骤2中在钻孔内开展后退式水力割缝，每30m割缝一刀，割缝时间不小于10min；割缝完成后，采用双封单卡分段压裂工艺，间距30m，保证节流器出水口位于水力割缝缝槽位置处。
5.如权利要求2所述的多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，所述步骤3在煤层上方20～40m范围内施工3组顶板定向水力压裂主钻孔，采用后退式压裂方法，每隔20m压裂一段，压裂时间不小于30min。
6.如权利要求5所述的多层位定向钻孔联合布置方法，其特征在于，所述步骤4在工作面裂隙带下部布置4组顶板定向长距离钻孔，与步骤3的3组顶板定向水力压裂主钻孔在竖直方向错开布置。
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