[发明专利]用于二氧化碳相变致裂煤层的增渗效果检验钻孔布置方法

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳相变致裂煤层的增渗效果检验钻孔布置方法，包括确定煤层液态二氧化碳相变致裂增透半径；依据增透半径、相邻排的钻孔对齐方式和同一抽采孔的致裂次数确定致裂效果检验钻孔布置方案；抽采孔钻孔及联网；致裂孔钻孔及联网；多方案联网判断；对瓦斯流量、浓度和负压的监测数据进行处理，并多方案对比以获得增透效果检验最佳的布孔方案。本发明的有益效果是，通过煤层液态二氧化碳致裂增透半径确定，并增透半径、钻孔布置方式，致裂次数等布设多个方案的检验钻孔，致裂后通过联网后进行抽采监测瓦斯浓度和抽采流量数据，并通过多方案比较获得增透效果检验的布孔方案，为煤层二氧化碳最佳增透钻孔布置方案提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及矿井瓦斯抽采技术领域，尤其是一种用于二氧化碳相变致裂煤层的增渗效果检验钻孔布置方法。

背景技术

随着我国浅部煤炭资源的枯竭，我国煤矿普遍进入了深部开采阶段，深部煤层具有高瓦斯，低渗透的特性，严重制约煤矿高产高效和安全生产。目前单一使用钻孔抽采技术很难在短时间内降低煤层内瓦斯压力，对后期煤矿生产安全十分不利。为了提高煤层透气性，尽快降低煤层内的瓦斯压力，我国普遍采用的方法是在煤层内制造裂隙，最有效的办法是开采保护层。然而保护层开采对煤层赋存条件要求十分苛刻，大部分矿井不具备开采保护层条件。因此其他造缝手段开始广泛的应用于煤矿，如煤层水利压裂，深孔预裂爆破以及松动爆破等，液态二氧化碳相变致裂作为一种新型的煤层造缝技术，凭借其安全高效的优势开始逐步在矿井中展开应用。

液态二氧化碳相变致裂是利用二氧化碳气化瞬间对煤体进行冲击，造成煤体破碎，裂隙发育；由于煤层性质的不同，相变过程中对煤体的破碎效果，破碎距离也不同，增透范围和增透效果也就发生了改变。同时，煤体软硬和脆塑性的不同，煤层致裂后其增透效果的衰减情况也不尽相同。因此，在煤层中进行液态二氧化碳相变致裂布孔不仅需要考虑致裂半径的问题，同时也要考虑二次致裂对增透效果的提升问题，因此，在全面考察二氧化碳相变致裂煤层增透效果考察的基础上确定最佳钻孔布置方式进行致裂可以起到事半功倍的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于二氧化碳相变致裂煤层的增渗效果检验钻孔布置方法，该方法通过首先确定煤层液态二氧化碳致裂的增透半径，再根据增透半径、齐孔或错孔布置，以及单次或重复致裂等方式布设多个方案的检验钻孔，致裂后通过联网后进行抽采监测瓦斯浓度和抽采流量数据，并对各个方案进行比较，以获得增透效果检验的布孔方案，从而为煤层二氧化碳最佳增透钻孔布置方案提供可靠依据。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于二氧化碳相变致裂煤层的增渗效果检验钻孔布置方法，包括以下步骤：

第一步，确定煤层液态二氧化碳相变致裂增透半径：包括预先设定的致裂孔周围司钻多个不同距离的抽采孔；对抽采孔进行封孔，并按距离不同对抽采孔进行分组联网后汇入总网抽采；在抽采过程中对瓦斯的流量、浓度和负压进行监测；在监测数据稳定后，再司钻致裂孔；在进行液态二氧化碳致裂后对致裂孔进行封孔和汇总抽采，并作为单独的一组对其孔内的瓦斯流量、浓度和负压进行监测；以通过不同组致裂前后的瓦斯流量和浓度变化情况，确定液态二氧化碳相变致裂增透半径；

第二步，致裂效果检验钻孔布置方案确定：依据增透半径、相邻排的钻孔对齐方式和同一抽采孔的致裂次数，分别按照齐孔单次致裂、错孔重复致裂和错孔单次与重复致裂相结合的方案进行致裂效果检验钻孔布置；

第三步，抽采孔钻孔及联网：选择钻孔布设方案，按照选定的方案逐排按从左至右或从右至左的顺序司钻抽采孔；对抽采孔进行“两封一注”的方式进行封孔；对抽采孔进行联网，使各排形成一个独立的抽采支网，并将多个网络进行并网形成汇总网络，且对每个抽采孔，以及汇总网络进行瓦斯流量、浓度和负压的监测与记录；