[发明专利]煤层割缝致裂压抽交变抽采瓦斯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层割缝致裂压抽交变抽采瓦斯方法，特别适用于高瓦斯低透气性煤层底抽巷穿层钻孔掩护煤巷掘进，提高单个钻孔的瓦斯抽采效率和瓦斯抽采总量。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加，很多煤矿都面临着高瓦斯低透气性煤层瓦斯难以预抽的问题，该问题严重制约煤矿的安全生产。解决高瓦斯低透气性煤层开采过程中的瓦斯涌出问题及防治突出的主要措施是瓦斯抽采。但是由于高瓦斯低透气性煤层的透气性低，常规抽采难度大、效果差，需要采取卸压增透的技术措施。卸压增透的技术措施包括层内区域卸压增透技术和层间区域卸压增透技术，层间区域卸压增透技术主要是保护层开采技术，该技术已趋于成熟。而在开采单一煤层时，目前采用的高瓦斯低透气性煤层卸压增透技术措施主要有深孔松动爆破、水力冲孔、水力割缝、煤层注水和水力压裂等层内区域卸压增透措施，这些方法均存在一定问题。在采取这些措施的初期，由于增加了煤层的裂隙，瓦斯抽采浓度高，但随着应力的重新分布，裂隙逐渐趋于闭合，且瓦斯泵产生的负压具有连续单向性，这也导致裂隙具有收缩趋势，故瓦斯抽采浓度又很快降低，影响了这些方法在瓦斯抽采方面的应用。水力割缝在松软煤层中应用时往往由于环形缝槽周围煤层坍塌导致煤层透气性降低而影响其效果。水力压裂是利用高压水扩展了煤层中的原生裂隙，由于不能携带出煤体，在大范围卸压的同时易形成高压异常带，不利于瓦斯的抽采。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、设备紧凑、瓦斯抽采效果好的煤层割缝致裂压抽交变抽采瓦斯方法。

技术方案：本发明的煤层割缝致裂压抽交变抽采瓦斯方法，包括如下步骤：

a、在底抽巷向煤层交替施工若干割缝钻孔和压裂钻孔直至煤层顶板，相邻钻孔见煤点之间的距离为4.0-7.0m；

b、首先在割缝钻孔内采用高压水射流在距煤层底板0.5-2.0m范围内进行旋转切割，切割一个或多个厚度为0.3m的环形缝槽；然后向割缝钻孔内送入钢管，直至钢管端头距煤层顶板1.0-1.5m处为止，之后，对割缝钻孔进行封孔注浆至煤层底板，在钢管外露端通过钢管三通球阀分别与瓦斯抽采主管路和高压水管相连，调节钢管三通球阀，使钢管与瓦斯抽采主管路连通，对割缝钻孔进行瓦斯抽采；

c、向压裂钻孔内送入压裂钢管，直至钢管端头距煤层顶板1.0-1.5m处为止，然后对压裂钻孔进行封孔注浆至在距煤层底板2.0-2.5m处的煤层内，在压裂钢管外露端通过压裂钢管三通球阀分别与瓦斯抽采主管路和高压水管相连，调节压裂钢管外端的压裂钢管三通球阀，关闭瓦斯抽采主管路，打开高压水管，开启脉动注水泵，对压裂钻孔进行初次水力压裂，当水压突然降低时，关闭脉动注水泵，调节压裂钢管三通球阀连通瓦斯抽采主管路，关闭高压水管，对压裂钻孔进行瓦斯抽采；

d、检测抽采主管路的瓦斯浓度，当瓦斯浓度低于20%时，调节割缝钻孔上的的钢管三通球阀，连通高压水管，开启脉动注水泵向割缝钻孔孔内进行脉动注水，同时保持压裂钻孔处于瓦斯抽采状态；当注入割缝钻孔内的高压水水压突然降低时，关闭脉动注水泵停止注水，调节钢管三通球阀，关闭高压水管，连通瓦斯抽采主管路，再次对割缝钻孔进行瓦斯抽采；

e、调节压裂钻孔的压裂钢管三通球阀，连通高压水管，开启脉动注水泵对压裂钻孔进行脉动注水，同时保持割缝钻孔处于瓦斯抽采状态，当压裂钻孔内的高压水水压突然降低时，关闭脉动注水泵停止注水，调节压裂钢管三通球阀，关闭高压水管，连通瓦斯抽采主管路，再次对压裂钻孔进行瓦斯抽采；

f、重复步骤d和e，交替对割缝钻孔和压裂钻孔进行注水压裂和瓦斯抽采作业，至煤层瓦斯校检指标达到《防治煤与瓦斯突出规定》的指标要求，实现压抽交变抽采瓦斯。

所述厚度为0.3m的环形缝槽的半径为0.5m。

所述压裂钻孔在距其最近的割缝钻孔割过缝之后进行初次压裂。

所述的压裂钻孔初次压裂时采用的脉动水压为18-25Mpa。

所述的瓦斯抽采主管路浓度低于20%时，对割缝钻孔和压裂钻孔进行脉动注水的水压为10-15Mpa。