本發(fā)明屬于一種煤層瓦斯抽采方法,具體涉及一種煤礦井下復雜地質(zhì)構造條件下,高瓦斯低透氣性煤層的瓦斯抽采。
背景技術:
我國開采的石炭-二疊系煤層成煤年代早,經(jīng)歷的構造運動期次多,作用劇烈,造成煤田地質(zhì)構造極其復雜,構造煤普遍發(fā)育,導致我國煤礦瓦斯災害事故頻發(fā)。我國煤礦井下瓦斯治理的根本手段是以鉆孔瓦斯抽采方式為主的瓦斯抽采措施。隨著我國煤礦進入深部開采,煤層透氣性低逐漸成為制約瓦斯高效抽采的主控因素。因此,強化增透成為改善瓦斯抽采效果,實現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的關鍵技術。水力化措施是近年來實踐證明的有效措施之一,它主要以水為媒介產(chǎn)生不同形式的載荷(例如水射流沖擊的動靜耦合載荷、脈動水壓的循環(huán)載荷等)作用于煤體,一方面促進煤體原生裂隙不斷擴展,另一方面能夠產(chǎn)生新的裂隙,裂隙的貫通形成裂隙網(wǎng)絡,裂隙網(wǎng)絡構成瓦斯擴散運移的有利通道,從而達到強化瓦斯抽采的目的。
目前,水力化措施中現(xiàn)場應用效果顯著且范圍廣泛的兩項技術是水力壓裂和水力割縫。水力壓裂是一種增壓措施,即通過不斷向煤層注入一定壓力的水來擠壓煤層,產(chǎn)生裂隙網(wǎng)。水力割縫是一種卸壓措施,即通過高壓水沖擊-破碎-排出煤體,形成卸壓空間,產(chǎn)生裂隙網(wǎng)。一般地,水力壓裂的影響范圍遠大于水力割縫,而水力割縫的裂隙可控性(即裂隙的起裂擴展方向的可控性)要遠優(yōu)于水力壓裂。
在復雜地質(zhì)構造煤層中實施水力壓裂措施時,往往出現(xiàn)大量水被壓入構造結構面內(nèi)的情況,造成不均勻增透和局部應力集中,嚴重影響水力壓裂增透效果。
雖然水力割縫措施在復雜地質(zhì)構造帶仍能取得較為顯著的增透效果,但是單孔割縫的有效影響范圍在10m以內(nèi),較小的影響范圍導致割縫鉆孔施工量大,瓦斯抽采效率較低。
本發(fā)明所用的術語:
復雜地質(zhì)構造煤層是指含斷層、褶皺等地質(zhì)構造多而變化顯著的煤層;
構造結構面是指巖體中受構造應力作用所產(chǎn)生的破裂面。
技術實現(xiàn)要素:
針對復雜地質(zhì)構造煤層瓦斯抽采存在的問題,本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種復雜地質(zhì)構造煤層割壓均勻增透瓦斯抽采方法,它能在復雜地質(zhì)構造煤層中取得水力壓裂均勻增透效果,又能提高水力割縫煤層增透效率。
本發(fā)明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的,它包括以下步驟:
步驟1、在礦井地質(zhì)構造圖上找到煤層主要的地質(zhì)構造,根據(jù)礦井地質(zhì)構造圖上標識的地質(zhì)構造參數(shù),確定地質(zhì)構造范圍;
步驟2、在地質(zhì)構造控制的煤層內(nèi)間隔布置水力割縫鉆孔孔位,在地質(zhì)構造之間的煤層內(nèi)間隔布置水力壓裂鉆孔孔位;
步驟3、用鉆機在水力割縫鉆孔的孔位處鉆進到預設位置,退鉆,用高壓水射流切割鉆孔周圍煤體,形成若干縫槽;
步驟4、將水力割縫鉆孔封孔,進行瓦斯抽采;
步驟5、用鉆機在水力壓裂鉆孔的孔位處鉆進到預設位置,退鉆,封孔,用高壓水泵向鉆孔內(nèi)注入高壓水,當鉆孔內(nèi)水壓突然下跌時,停止壓裂;
步驟6、對水力壓裂鉆孔進行瓦斯抽采。
本發(fā)明的技術效果是:
針對我國煤層地質(zhì)構造復雜、透氣性低的特點,有效地集成了水力割縫和水力壓裂,充分利用了水力壓裂影響范圍大和水力割縫裂隙可控性強的優(yōu)點,解除復雜地質(zhì)構造對水力壓裂在煤層增透中的限制,解決水力割縫煤層增透效率較低的難題,實現(xiàn)了復雜地質(zhì)構造煤層的高效、均勻增透,提高了復雜地質(zhì)構造煤層的瓦斯抽采效率,從而實現(xiàn)復雜地質(zhì)構造煤層瓦斯災害有效防治的目的。
附圖說明
本發(fā)明的附圖說明如下:
圖1為應用本發(fā)明的復雜地質(zhì)構造煤層水力割縫鉆孔和水力壓裂鉆孔布置示意圖;
圖中:1.水力壓裂鉆孔;2.水力割縫鉆孔;3.地質(zhì)構造。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
本發(fā)明包括以下步驟:
步驟1、在礦井地質(zhì)構造圖上找到煤層主要的地質(zhì)構造,根據(jù)礦井地質(zhì)構造圖上標識的地質(zhì)構造參數(shù),確定地質(zhì)構造范圍;
一般礦井地質(zhì)構造圖上都標明了主要的地質(zhì)構造及其主要參數(shù)的,只需要確定實施水力化措施的煤層,然后就能確定煤層中存在的主要地質(zhì)構造。
步驟2、在地質(zhì)構造控制的煤層內(nèi)間隔布置水力割縫鉆孔孔位,在地質(zhì)構造之間的煤層內(nèi)間隔布置水力壓裂鉆孔孔位;
步驟3、用鉆機在水力割縫鉆孔的孔位處鉆進到預設位置,退鉆,用高壓水射流切割鉆孔周圍煤體,形成若干縫槽;
步驟4、將水力割縫鉆孔封孔,進行瓦斯抽采;
步驟5、用鉆機在水力壓裂鉆孔的孔位處鉆進到預設位置,退鉆,封孔,用高壓水泵向鉆孔內(nèi)注入高壓水,當鉆孔內(nèi)水壓突然下跌時,停止壓裂;
步驟6、對水力壓裂鉆孔進行瓦斯抽采。
如圖1所示,在地質(zhì)構造3控制的煤層內(nèi)鉆水力割縫鉆孔2實施水力割縫瓦斯抽采;在地質(zhì)構造3之間的煤層內(nèi)鉆水力壓裂鉆孔1實施水力壓裂瓦斯抽采。