[发明专利]一种提高高瓦斯低渗透单一煤层抽采效果的方法

说明书

本发明属于高瓦斯低渗透煤层瓦斯抽采工艺技术领域，具体是一种提高高瓦斯低渗透单一煤层抽采效果的方法。本发明利用声发射Kaiser效应法精细测试以及含构造条件的三维工程尺度数值反演的结果，根据回采区域应力场状态设计匹配的增透、抽采工艺，将地应力分布特征、增透与抽采三者结合配套起来，对提高煤层瓦斯抽采。本发明通过对煤储层评价、回采区域卸压评价、抽采效果评价实现了抽采工作的动态设计，使之形成一个系统化的抽采工艺。

技术领域

本发明属于高瓦斯低渗透煤层瓦斯抽采工艺技术领域，具体是一种提高高瓦斯低渗透单一煤层抽采效果的方法。

背景技术

煤层气俗称“瓦斯”，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主，部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。一方面，煤矿开采是瓦斯涌出威胁着煤矿安全生产；另一方面，煤层气燃烧能产生大量的热，并且几乎不产生任何有毒有害的气体，是清洁能源。不论是从煤矿开采安全的角度还是从能源利用的角度，都应在开采前或开采的同时对瓦斯进行抽采利用。煤层渗透性是煤层气开发评价的关键性参数，我国95%以上的高瓦斯和突出矿井煤层均属于低渗透煤层，这就给我国煤层气开发带来很大困难。如何解决煤层渗透率低、如何找到有效的激励技术，成为煤层气开发成败的关键。

目前，我国煤矿上采用水力化增透、高能气体致裂以及定向长钻孔法、开采保护层法、加密抽放钻孔法、卸压带抽放法和深孔松动爆破法等措施取得了一定的效果，但在应用过程中还存在种种不足。这是由于煤储层的地质条件十分复杂、地应力状态不清楚、增透抽采布置方式不配套等问题。

地应力是引起采矿及其他各种地下工程变形和破坏的根本作用力，地应力测量是地下工程施工设计科学化的必要前提。因此，开展地应力测量和监测，弄清开采范围内地应力的大小和方向，根据地应力状态开展煤层瓦斯增透工作，能够从本质上提高抽采效果。

发明内容

本发明为了解决背景技术提到的问题，提供一种提高高瓦斯低渗透单一煤层抽采效果的方法。

本发明采取以下技术方案：一种提高高瓦斯低渗透单一煤层抽采效果的方法，具体步骤如下，

101～在回采区域内钻孔取样，测试煤体物性参数，包括强度、瓦斯含量、吸附常数、透气性系数以及衰减系数。

102～测试煤层顶底板岩层物性及破碎性，多点精细AE法测试煤层、顶底板的应力状态，最大水平主应力、最小水平主应力和垂直应力的大小和方向。

103～瓦斯预抽评估：预抽区域效果是否达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》，达到则直接进行瓦斯预抽采；不达到上述指标则进行下一步骤。

104～进行声发射Kaiser效应实验；对不同测点的X、Y、Z、X45^oY、Y45^oZ、Z45^oX六个方向进行声发射Kaiser效应实验，每个方向5个试件，采用数理统计的方法，剔除置信区间外的病态数据，置信区间的数据期望值做为实验最终结果，本实验均采用单轴加载方式。

105～回采区域含构造工程尺度的三维地应力反演，反演分析回采区域整体应力分布状况；采用GTS软件创建回采区域的三维数值模型，并将实测测点所处位置和应力状态表示到模型中，进行数值模型计算结果的拟合及边界条件重设，计算得出采区的地应力分布情况。

106～回采区域卸压分析：根据回采区域整体应力分布状况，以参数测试中应力应变－渗透率耦合实验所得的渗透率较高阶段的曲线对应的轴压为标准值。

107～对回采区域应力大于标准值的局部区域进行顶底板破碎卸压，然后重复步骤104、步骤105和步骤106，对回采区域应力小于等于标准值的局部区域进行下个步骤。

108～增透钻孔和抽采钻孔的布置：根据回采区域三维应力场状态，采用增透钻孔与抽采钻孔联合布置方式。