[发明专利]一种基于低渗煤层气相压裂瓦斯快速抽采技术的新方法

说明书

技术领域

本发明属于防治煤与瓦斯突出技术领域，涉及一种在高瓦斯煤层开采前的改变原始煤层地应力状态和瓦斯赋存状态的防治煤与瓦斯突出的方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是世界煤炭行业最为严重的灾害。中国的煤与瓦斯突出灾害频发，随着煤矿开采深度的增加，地应力和瓦斯压力也随之增大，瓦斯含量增高。瓦斯灾害给我国的煤炭安全生产带来了巨大威胁，严重制约着煤炭行业的可持续发展。

改变地应力状态、增加透气性、降低瓦斯压力和瓦斯含量是防治煤与瓦斯突出的最主要技术途径。我国当前防治煤与瓦斯突出的措施主要有区域性防突措施和局部性防突措施，包括本煤层密集钻孔技术、水力压裂技术、水力冲孔技术、水力割缝技术、深孔松动爆破技术等方法。这些技术方法一定程度上起到了防治煤与瓦斯突出的效果，但仍有一定局限性。如炸药爆破消突措施增加直接灾害发生率，水力压裂易串流甚至破坏抽采系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种防治煤与瓦斯突出方法，本发明提供的高压气相压裂方法可以极大地缓解地应力集中现象，开启煤层割理系统，增强煤层的透气性，提高瓦斯解吸速度和抽采效率，降低瓦斯压力和瓦斯含量，缓解瓦斯突出危险性。

主要采用如下技术方案：

该方法采用气相压裂杆对高瓦斯突出危险煤层进行气相压裂作用；所述的气相压裂杆中间为空腔以存贮高压气体的高压管体，其一端为喷气阀，其上设置有若干个喷气孔；另一端为充气阀，其上连接有可供注入高压气体的充气端，充气端内部装有伸入高压管空腔中主体的增压管，并用电极引出体外；在进行气相压裂施工时，外接启爆器通过导线连接电极和增压管并启爆高压气体，高压气体作用于煤层并压裂煤层。

进一步的，其包括以下步骤：

a钻孔：在高瓦斯突出工作面的煤层实施钻孔，钻孔深5～200米或更深，孔径小于等于200毫米；

b高压管置放：将不少于1支的高压管置入钻孔，连接上导线并引出钻孔外；

c.钻孔密封：使用封孔装置密封钻孔；

d.启动：放炮引线连接增压器，启动增压器，高压管释放出高压气体对煤层进行气相 压裂；

e.拆卸封孔装置，取出高压管。

进一步的，在步骤a中，高瓦斯突出掘进工作面上，沿巷道掘进方向布孔分段压裂，但钻孔应是不间断连续，不应该出现钻孔压裂空白段，单个孔深1-200米。

进一步的，在步骤a中，高瓦斯回采工作面上，沿工作面巷道方向布孔分段压裂，孔距2-30米，单个孔深2-200米。

进一步的，在步骤a中，压裂钻孔之间布置有用于泄压或抽采瓦斯的辅助钻孔。

进一步的，所述辅助钻孔的间距可根据压裂需求自行布置间距，辅助钻孔与压裂钻孔之间距离不小于1米。

进一步的，在步骤c中，所述的封孔装置设置在钻孔内距孔口不小于3米深处。

其有益效果为：

对煤层进行气相压裂，使地应力重新分布，均匀化局部地应力集中现象，可以有效缓解煤与瓦斯突出的强度和频度。

对煤层进行气相压裂，可以重启煤层中原始割理-裂隙系统，极大的增强煤层的透气性，提高瓦斯解吸速度和抽采效率，快速降低瓦斯含量和瓦斯压力，缓解瓦斯突出倾向性，进而防治瓦斯突出的发生。

煤层卸压和消除突出：煤层在压裂后地应力状态随之改变，瓦斯快速解吸和排放，瓦斯压力和瓦斯含量降低，瓦斯突出危险性得以缓解；

瓦斯卸压缓解突出：连接抽采管路和钻孔，用负压或常压连续抽采钻孔卸压瓦斯，可以进一步降低瓦斯压力和含量，防治煤与瓦斯突出；

一个压裂卸压钻孔的有效作用半径经试验可以达到1～10米，甚至大至50米以远。压裂钻孔的间距应在1～50米。

与炸药预裂方法不同，使用本发明无需在压裂钻孔之间布置大孔径控制孔，减化了压裂施工和抽采系统成本。

当需要短期快速消突时，可以在压裂钻孔之间密集布置辅助钻孔用于快速降低瓦斯压力和瓦斯含量，辅助钻孔间距1～20米，或者更近。

一般是在压裂钻孔内距孔口1～20米处设置封孔装置，将压裂钻孔密封严实。

压裂钻孔设置封孔的主要目的是使预裂钻孔严密封闭并设置钻孔气体压力监测仪，可使钻孔内高压气体压裂所生成的巨大压力有效作用于煤层，且不排出钻孔。 

煤层压裂后，在钻孔压裂气体压力减低到0.2MPa时开启封孔装置，保障钻孔作业环境 安全。

高压气相压裂煤层技术，可以形成有效的裂隙卸压圈，在裂隙卸压圈内，可以提高瓦斯抽采速度，防治煤与瓦斯突出，实现瓦斯综合治理的效果。