[发明专利]导向槽定向水力压穿增透及消突方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种导向槽定向水力压穿增透及消突的方法，特别适用于高瓦斯低透气性煤层瓦斯的强化抽采及突出煤层的区域消突。

背景技术

我国煤矿多为高瓦斯低透气性矿井，瓦斯事故占矿井各类重、特大事故的比重最大，对矿井造成的损失最严重。且随着煤层开采深度增加，煤层渗透率降低，突出煤层的数量也呈增加趋势，煤与瓦斯突出矿井也随之增多。在许多矿区，煤与瓦斯突出已成为制约煤矿安全生产的瓶颈问题。

国内外煤炭科研人员针对上述问题进行了广泛的研究，先后试验了多项防突抽采技术措施，主要包括交叉钻孔、超前钻孔、深孔松动爆破和深孔控制爆破、密集钻孔、大直径钻孔、水力冲孔、水力割缝、加砂致裂预抽等。但这些方法多数存在钻孔施工工程量大、施工工序复杂和工程投入高、有效影响范围小、抽采时间长等问题。水力压裂技术在石油工业中已经有较成熟的应用，水力压裂技术近年来在煤矿低透煤层有了大量的应用。科研实践证明，水力压裂作为提高瓦斯抽采率技术，在我国煤矿瓦斯灾害治理中发挥着一定的作用。同时也存在一定的缺陷：水力压裂是利用高压水使钻孔壁产生位移，不能携带出煤体，因此，在大范围内卸压的同时易形成高压异常带，这给瓦斯抽采造成新的障碍，并形成采掘生产的安全隐患。此外，由于煤层构造复杂、煤质松软、地应力大，不能实现定向压裂，压裂液浸入煤体后不易排除，煤层裂隙在较短时间内闭合，从而影响了整体的增透抽放效果，限制了该技术的使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导向槽定向水力压穿增透及消突方法，以解决定向压裂和局部高压异常的问题，实现区域消突，最大限度降低瓦斯灾害。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：

导向槽定向水力压穿增透及消突方法，它包括以下步骤：

①在煤层中施工导向槽钻孔或导向槽钻孔和控制钻孔，②在导向槽钻孔中预先形成导向槽，③利用导向槽钻孔或控制钻孔实施水力压裂并利用导向槽和控制钻孔对水力压裂进行定向控制，将导向槽钻孔或导向槽钻孔和控制钻孔之间的煤体压穿，使钻孔之间形成较多裂隙，并通过高压水携带出大量煤屑，④压裂结束后，钻孔均封孔接入抽放系统开始抽采。

所述的导向槽是具有卸压作用的腔体。

所述的导向槽的数量至少为一个。

所述的在导向槽钻孔中预先形成导向槽采用的是射流深穿透技术或水力割缝、旋转水射流割缝、水力扩孔技术或分支钻孔、拐弯钻孔技术。

所述的控制钻孔是普通钻孔或是预置导向槽的钻孔。

所述的导向槽钻孔和控制钻孔分别通过抽采系统管路连接到矿井瓦斯抽采系统进行煤层瓦斯预抽。

其中：所述的导向槽钻孔可以是顺层钻孔，也可以是穿层钻孔，还可以是位于煤层顶板上距离煤层0.1-0.5m的沿顶钻孔。

导向槽定向水力压穿增透及消突方法可以应用于顺层钻孔、穿层钻孔、煤层沿顶钻孔的增透及消突。

本发明的有益效果是：

本发明方法是通过水力割缝、旋转水射流割缝、水力扩孔技术、射流深穿透技术、分支钻孔技术、或者其他可以形成导向槽的技术在煤体或煤层顶板中预先形成一个或者若干个导向槽，然后利用该导向槽实施水力压裂，将该钻孔与周围预先设置的控制钻孔之间的煤体压穿，或者从周围预先设置的控制钻孔实施水力压裂，将控制钻孔与导向槽之间的煤体压穿，使钻孔之间形成较多裂隙，并通过高压水携带出大量煤屑。可使钻孔压穿数量增加50%以上，煤层的卸压范围增加1倍以上，明显地增加煤层透气性，瓦斯抽采量增加4倍以上，减少措施钻孔60%左右，有效地降低了预抽时间，实现区域消突，最大限度降低瓦斯灾害。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明的顺层钻孔第一实例的施工原理图；

图2为本发明的顺层钻孔第二实例的施工原理图；

图3为本发明的顺层钻孔第三实例的施工原理图；

图4为本发明的顺层钻孔第四实例的施工原理图；

图5为本发明的穿层钻孔第五实例的施工原理图；

图6为本发明的沿顶钻孔第六实例的施工原理图。

图中：1. 高压水力泵站，2. 截止阀，3. 导向槽，4. 高压胶管，5.煤层，6控制钻孔，7.导向槽钻孔，8.煤层顶板，9. 沿顶钻孔。

具体实施方式：

下面参照附图并结合实例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明：

实施例1：