[发明专利]底板顺层长钻孔分段压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法

说明书

一种底板顺层长钻孔分段逐级压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法，适用煤巷掘进区域消突、回采区域消突等工程。通过在已有巷道中向有突出危险煤层的坚硬底板岩层内沿待掘煤层巷道方向钻进底板顺层钻孔，进行分段逐级压裂，利用压裂孔进行逐段或整段抽放，对煤巷条带进行区域消突；根据抽放量进行抽采达标评判，达标后，沿煤层巷道两侧有效防突措施范围边界施工煤层钻孔，进行区域防突措施效果检验和进一步抽放，然后在执行区域验证措施及局部四位一体措施规定的情况下进行煤层巷道掘进。具有以孔代巷、钻孔工程量少、压裂范围大，压裂区周边煤体应力集中程度低，卸压增透效果好、抽采达标时间短、对煤层参数适应性强、适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及一种条带瓦斯抽采及区域消突方法，尤其是一种适用于煤层远距离高效卸压增透、抽放及区域消突的底板顺层长钻孔分段逐级压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法。

背景技术

高应力与高瓦斯严重威胁着煤矿井下安全，在煤巷掘进前对其实施瓦斯抽采和区域消突措施是预防煤与瓦斯突出、安全掘进巷道的必要工作。突出煤层多为松软低透气性煤层，瓦斯难以抽放。目前，掘进煤巷条带瓦斯预抽主要采用顶(或底)板岩巷密集穿层钻孔预抽、顶(或底)板岩巷局部穿层水力措施(冲孔、割缝、压裂等)卸压增透预抽、煤层顺层密集长钻孔预抽等措施。巷道及钻孔工程量特别大，效率低，占用工期时间长，严重影响采掘接续和高效生产，并且投入巨大，效益差。

压裂技术是利用高压水(或CO₂等)对煤岩体进行压裂及结构改造的方法，由于其高效的致裂及卸压增透作用，目前已经广泛应用于煤层气抽采及煤矿防突工作。水力压裂等能压裂煤岩体，促进煤岩体内部裂隙发育，形成贯通的裂隙网络，增强煤层的透气性，降低瓦斯抽采的难度。同时，水力压裂破碎煤岩体之后，能降低压裂有效区域范围内煤岩体的应力水平，降低煤岩动力灾害的危险性。

以往的压裂增透工程中，主要采用穿层或顺层钻孔直接对煤层进行压裂，局部区域性强，巷道及钻孔工程量大；煤层或顶板压裂时，顶板破碎，煤层卸压、增透程度低，采掘时顶板难以维护，易出现冒顶；突出煤层松软，煤层直接压裂裂隙效果差，压裂范围很小，周边属于压密区域，应力集中程度高，周边区域透气性更低，瓦斯更难以抽放；另外，目前的压裂增透更注重单孔的压裂效果，对压裂区域及周围应力增高区域分布重视不够，在压裂区域周围进行采掘时更易发生煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害，我国已经多次发生这样的灾害。

地面钻井分段压裂抽采，不论是煤层压裂或岩层压裂，其方法和参数均不考虑防突措施和采掘的要求及对突出等动力灾害的影响。

如何实现煤层瓦斯高效安全抽采、区域消突和煤巷快速掘进，降低消突时间与经济成本，是目前煤矿瓦斯治理、防突及采掘工作急需解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种底板顺层长钻孔分段逐级压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法，通过在有突出危险的煤层底板坚硬岩层内钻孔底板顺层岩石长钻孔，由里往外逐段进行压裂，裂缝由岩层穿向煤层，使巷道附近煤层达到压裂、卸压、增透及高效抽采与消突，从根本上解决突出煤层煤巷条带瓦斯抽放及区域防突措施环节多、工程量大、工期时间长、效率低、压裂及抽采效果差、存在安全隐患及煤矿采掘接续紧张等问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明的底板顺层长钻孔分段逐级压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法，包括单巷掘进的区域消突和抽采、沿空留巷回采工作面巷道及切眼的区域消突与抽采和双巷掘进的回采工作面巷道及切眼的区域消突与抽采，其步骤如下：

a.在巷道中向有突出危险的煤层附近坚硬的底板岩层内沿待掘煤层巷道方向钻进底板顺层钻孔。