一种钻割压抽方法
【专利摘要】一种钻割压抽方法，适用于高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采。首先利用钻机按设计要求打一钻孔；然后在退出钻杆后换上水力割缝钻头，继续钻进到钻孔底部位置，后退钻杆进行水力割缝；当水力割缝结束后，对钻孔封孔并进行瓦斯抽放；最后在瓦斯抽放量呈衰减趋势时，将抽放管路切换至脉动注水泵站，利用脉动水力压裂方式对煤层进行压裂。可以使煤层瓦斯抽采钻孔单孔有效影响范围提高30%以上，提高单孔瓦斯流量30%以上，提高瓦斯抽采率20%以上。本发明操作简单，可提高钻孔泄压影响范围，提高钻孔的瓦斯抽采浓度以及瓦斯抽采效率。
【专利说明】一种钻割压抽方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻割压抽方法，特别适用于煤矿井下高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放。
【背景技术】
[0002]我国煤矿地质条件复杂，高瓦斯煤层占50?70%，而高瓦斯低透气性煤层又占其中的70%左右。高瓦斯低透气性煤层的开采往往伴随大量瓦斯涌出，特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，瓦斯爆炸和瓦斯突出危险的威胁也越来越大，瓦斯灾害已成为制约高校集约化开采技术发展和安全生产的最重要因素。因此，如何解决高瓦斯煤层开采过程中的瓦斯涌出问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。
[0003]解决高瓦斯低透气性煤层开采过程中的瓦斯涌出问题的主要措施是瓦斯抽采。通过瓦斯抽采，不仅可以有效减少煤层开采过程中的瓦斯涌出，确保煤矿生产的安全性；同时，抽采出来的高浓度瓦斯可以加以利用，实现双能开采。但是，高瓦斯低透气性煤层透气性差，常规抽采难度大、效果差，需要采取泄压增透的技术措施。常规的瓦斯抽放方法难以发挥作用，主要存在的问题是:钻孔有效影响范围小，工作面钻孔施工工作量大，抽放效率低。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、提高钻孔泄压影响范围、提高钻孔的瓦斯抽采浓度以及瓦斯抽采效率的钻割压抽方法。
[0005]技术方案:本发明的钻割压抽方法，包括如下步骤:
[0006]a、利用钻机向采煤或掘进工作面前方的煤层打一钻孔至设计深度；
[0007]b、退出钻杆，换上水力割缝钻头继续钻进，直至到达钻孔底部，后退钻杆间隔进行水力割缝，在钻孔中形成多个环形主裂隙；所述间隔进行水力割缝的时间为20min ；
[0008]C、水力割缝结束后，将前部绑扎有聚氨酯封孔带的Y型三通管送入钻孔内，再将回浆管和注浆管送放钻孔内，同时在Y型三通管、注浆管和回浆管进入钻孔段绑扎聚氨酯封孔带，对钻孔孔口进行堵住，分别在Y型三通管的入口管段上设置抽放管球阀和压裂管球阀，所述钻孔孔口封孔段的长度为钻孔长度的25?40% ；
[0009]d、连接瓦斯抽放管网，打开Y型三通管上的抽放管球阀，利用负压将瓦斯抽出，钻孔孔口负压不低于20KPa ；
[0010]e、当压力表显示瓦斯抽放量呈衰减趋势时，关闭Y型三通管上的抽放管球阀，打开Y型三通管上的压裂管球阀，将抽放管路切换至脉动注水泵站，通过脉动水对煤层进行水力压裂，水力压裂裂隙沿着水力割缝所形成的主裂隙进行扩展，形成次生裂隙；待压裂结束后，关闭压裂球阀，将管路连接至抽放管网，再打开抽放管球阀，利用负压继续将瓦斯从钻孔内抽出。[0011]所述Y型三通管包括与主体管在同一直线上的抽放管、经一弯曲管段连通主体管并与抽放管相平行的压裂管，抽放管与压裂管等直径，抽放管与压裂管之间的中心距离为管径的1.5?3倍，抽放管与压裂管的末端封口，距离末端封口段I?3m的管壁上开有花眼。
[0012]有益效果，由于采用了上述方案，本发明可以使煤层瓦斯抽采钻孔单孔有效影响范围提高30%以上，提高单孔瓦斯流量30%以上，提高瓦斯抽采率20%以上，可以实现工作面前方瓦斯的快速抽放，进而可以实现工作面的安全快速推进。主要优点有:
[0013](I)水力割缝形成的主裂隙可以成为后期水力压裂的导向裂隙，有利于裂隙的形成；
[0014](2)水力割缝与水力压裂的协同作用，实现瓦斯的“二次增产”，提高瓦斯流量及浓度。可以实现工作面前方瓦斯的快速抽放，同时，工作面前方应力也可得到降低，形成有效的泄压空间，从而实现工作面的快速推进；
[0015](3)本发明操作简单，提高了瓦斯抽放率，实现瓦斯的安全抽采，提高经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构图。
[0017]图2是Y型三通管的结构图。
[0018]图中:1、Y型三通管；1_1、抽放管；1_2、压裂管；1_3、抽放管球阀；1_4、压裂管球阀；2、煤层；3、回浆管；4、前后聚氨酯封孔段；5、主裂隙；6、次生裂隙；7、钻孔；8、注浆段；
9、注浆管。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0020]本发明的钻割压抽方法，具体步骤如下:
[0021]a、首先利用钻机向采煤或掘进工作面前方的煤层2打一钻孔7至设计深度；
[0022]b、退出钻杆，换上水力割缝钻头继续钻进，直至到达钻孔底部，后退钻杆间隔进行水力割缝，在钻孔中形成多个环形主裂隙5 ;所述间隔进行水力割缝的时间为20min ;通过割缝对煤体进行人工扰动、形成卸压增透空间，提高煤层透气性；
[0023]C、水力割缝结束后，对钻孔7孔口进行堵住，封孔段长度为钻孔长度的25?40%，先将前部绑扎有聚氨酯封孔带的Y型三通管I送入钻孔7内，再将回浆管3和注浆管9送放钻孔7内，同时在Y型三通管1、注浆管9和回浆管3进入钻孔段绑扎聚氨酯封孔带，分别在Y型三通管的入口管段上设置抽放管球阀1-3和压裂管球阀1-4，并在注浆管9和回浆管3的放口段上设置开关阀，利用注浆泵连接注浆管9将水泥浆液注入前后聚氨酯封孔段4封堵的钻孔8内，侍回浆管3内流出浆液时，关闭回浆管3上的阀门，继续注浆I?2min后关闭注浆泵，完成前后聚氨酯封孔段4封堵钻孔内的封堵；
[0024]所述Y型三通管包括与主体管在同一直线上的抽放管1-1、经一弯曲管段连通主体管并与抽放管相平行的压裂管1-2，抽放管1-1与压裂管1-2等直径，抽放管1-1与压裂管1-2之间的中心距离为管径的1.5?3倍，抽放管1-1与压裂管1-2的末端封口，距离末端封口段I?3m的管壁上开有花眼；[0025]d、连接瓦斯抽放管网，打开Y型三通管I上的抽放管球阀1-3，利用负压将瓦斯抽出，钻孔孔口负压不低于20KPa ；
[0026]e、当压力表显示瓦斯抽放量呈衰减趋势时，关闭Y型三通管上的抽放管球阀，打开Y型三通管上的压裂管球阀，将抽放管路切换至脉动注水泵站，通过脉动水对煤层进行水力压裂，水力压裂裂隙沿着水力割缝所形成的主裂隙进行扩展，形成次生裂隙6 ;待压裂结束后，关闭压裂球阀1-4，将管路连接至抽放管网，再打开抽放管球阀1-3，利用负压继续将瓦斯从钻孔7内抽出。从而实现瓦斯的“二次增产”，提高了瓦斯流量及浓度。
【权利要求】
1.一种钻割压抽方法，其特征在于，包括如下步骤: a、利用钻机向采煤或掘进工作面前方的煤层打一钻孔至设计深度； b、退出钻杆，换上水力割缝钻头继续钻进，直至到达钻孔底部，后退钻杆间隔进行水力割缝，在钻孔中形成多个环形主裂隙；所述间隔进行水力割缝的时间为20min ； C、水力割缝结束后，将前部绑扎有聚氨酯封孔带的Y型三通管送入钻孔内，再将回浆管和注浆管送放钻孔内，同时在Y型三通管、注浆管和回浆管进入钻孔段绑扎聚氨酯封孔带，对钻孔孔口进行堵住，分别在Y型三通管的入口管段上设置抽放管球阀和压裂管球阀，所述钻孔孔口封孔段的长度为钻孔长度的25?40% ； d、连接瓦斯抽放管网，打开Y型三通管上的抽放管球阀，利用负压将瓦斯抽出，钻孔孔口负压不低于20KPa ； e、当压力表显示瓦斯抽放量呈衰减趋势时，关闭Y型三通管上的抽放管球阀，打开Y型三通管上的压裂管球阀，将抽放管路切换至脉动注水泵站，通过脉动水对煤层进行水力压裂，水力压裂裂隙沿着水力割缝所形成的主裂隙进行扩展，形成次生裂隙；待压裂结束后，关闭压裂球阀，将管路连接至抽放管网，再打开抽放管球阀，利用负压继续将瓦斯从钻孔内抽出。
2.根据权利要求1所述的一种钻割压抽方法，其特征在于:所述Y型三通管包括与主体管在同一直线上的抽放管、经一弯曲管段连通主体管并与抽放管相平行的压裂管，抽放管与压裂管等直径，抽放管与压裂管之间的中心距离为管径的1.5?3倍，抽放管与压裂管的末端封口，距离末端封口段I?3m的管壁上开有花眼。
【文档编号】E21F7/00GK103696800SQ201310700072
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】林柏泉, 刘谦, 朱传杰, 江丙友, 孙豫敏, 洪溢都, 郭畅 申请人:中国矿业大学