[发明专利]一种煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于煤层气体抽采领域，特别是一种煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透方法及系统。

背景技术

目前高瓦斯低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施包括深孔松动爆破、水射流割缝技术、水力冲孔技术和井下煤层水力压裂技术，但深孔爆破、水射流割缝技术、水力冲孔技术存在钻孔有效影响范围小、工作量大、施工工艺复杂等问题。

水力压裂技术在煤矿井下煤层增透方面取得了一定的效果，该技术的缺点主要表现在煤层中高压水进入煤体后，使煤体中的黏性矿物发生膨胀，煤层软化，导致裂隙通道闭锁，减弱了水力压裂增透煤体的效果。压裂介质由水变为气体时，将克服以上问题，然而由于气体具有可压缩性，采用气体压裂煤层的压裂压力将远高于水压，则高压气体压裂煤层会面临密封性难题，一旦密封不严，压裂煤层的气体压力就无法达到煤层的致裂压力，导致高压气体压裂煤层失败。亟需要一种煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透的系统。

发明内容

本发明的目的是提供利用井下压风系统为煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透提供风源且操作简单、安全可靠的煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透的系统。

本发明的技术方案：一种煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透方法及系统，包括注气系统、注液系统、注浆系统和压风系统；注气系统分别与抽采系统、压风系统连接，压风系统分别连接注液系统、注浆系统；所述注气系统由制氮机、第一阀门、气动增压泵、集气罐、第一压力表、第二阀门、减压阀、第二压力表、第三阀门、第一三通管、第二三通管、压裂抽采管组成；

其中：制氮机、第一阀门、气动增压泵、集气罐、第二阀门、减压阀、第二压力表、第三阀门、第一三通管、第二三通管依次连接在注气管路上，集气罐上安装有第一压力表；第一三通管的一个连接端连接有背压阀，第二三通管的一个连接端与第十阀门连接。

所述注液系统包括风动第一注浆泵、第一注浆管、第五阀门。

所述注浆系统包括风动第二注浆泵、第二注浆管、第九阀门。

所述压风系统包括压风管路、风动主管路、第四阀门、四通管，四通管分别连接第一支管路、第二支管路、第三支管路和风动主管路，第一支管路上连接有第六阀门并与风动增压泵连接，第二支管路上连接有第八阀门并与风动第一注浆泵连接，第三支管路上连接有第七阀门并与风动第二注浆泵连接。

本发明具有下述有益效果：

（1）本发明利用井下压风系统为煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透提供风源，易获取，且系统内个组成部分为无电部件，实现井下注气过程中的本质安全性；

（2）本发明采用高压氮气压裂增透煤层，气体的高度扩散性，尽可能多地打开煤体中原生微裂隙通道，增强煤体的裂隙度和连通率。

附图说明

图1是本发明煤矿井下煤层钻孔高压气体压裂增透的系统的示意图。

图中：1.制氮机，2.第一阀门，3.气动增压泵，4.集气罐，5.第一压力表，6.第二阀门，7.减压阀，8.第二压力表，9.压风管路，10.第三阀门，11.注气管路，12.第一三通管，13.第二注浆管，14.第一注浆管，15.压裂抽采管，16.背压阀，17.煤层钻孔，18.第二三通管，19.第十阀门，20.抽采系统，21.风动主管路，22.第四阀门，23.水泥砂浆，24.第九阀门，25.四通管，26.第六阀门，27.第一支管路，28.第二支管路，29.第八阀门，30.风动第一注浆泵，31.堵漏粘液，32.第五阀门，33.第七阀门，34.第三支管路，35.风动第二注浆泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明。

图1所示，由注气系统、注液系统、注浆系统和压风系统组成；所述注气系统由制氮机1、第一阀门2、气动增压泵3、集气罐4、第一压力表5、第二阀门6、减压阀7、第二压力表8、第三阀门10、第一三通管12、第二三通管18依次通过注气管路11连接并与压裂抽采管15连接；压裂抽采管15通入煤层钻孔17；