一种爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法与流程

本发明涉及一种爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法，尤其适用于煤矿井下高瓦斯、低渗透性煤层在煤巷掘进过程中的煤与瓦斯突出以及应力灾害的防治。

背景技术：

在煤矿井下煤巷的掘进过程中，为了预防煤与瓦斯突出为主的应力灾害，往往需要在煤层的下方或上方煤层施工穿层钻孔对煤层中的瓦斯进行抽采。但是对于低渗透性煤层来说，煤层裂隙发育程度较小，瓦斯抽采效果难以保证。采用普通的瓦斯抽采措施之后，煤巷掘进过程中的煤与瓦斯突出危险仍然居高不下。因此，需要寻找一种适用于低渗透性煤层的高效煤层瓦斯抽采方法来防治煤巷掘进过程中的煤与瓦斯突出。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是克服现有煤与瓦斯突出防治技术中的不足，提供一种方法简单、安全、可靠、高效的爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法。

技术方案：本发明的一种爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法，包括以下步骤：

a.先确定煤层预掘巷道的位置，然后在预掘巷道的下方或上方施工辅助巷道；

b.从辅助巷道中向预掘巷道内施工一排爆注孔；再从辅助巷道中向预掘巷道的左右两侧施工两排隔断孔，爆注孔为穿层钻孔，通过岩层并穿过煤层不少于0.5m，

c.用pvc送药管将矿用炸药送至爆注孔中的煤层中部；之后在煤层底板处使用封孔装置进行封孔作业；

d.封孔完成后，通过高压管向爆注孔内注水，注满水后，采用正向爆破对爆注孔进行松动爆破；

e.用钻机沿着爆破完成后的爆注孔再次进行钻孔，防止爆注孔因爆破作业产生塌孔、堵孔；

f.通过高压管向爆注孔进行水力压裂，压裂采用静压水压裂，所述高压管外侧装有压力表、单向阀，高压管的耐压为10-100mpa；

g.当注水达到预定体积或预定压力时，停止压裂，注水预定体积为5-300m³；

h.完成爆注孔的爆破和压裂作业后，对预掘巷道两侧的隔断孔进行管网瓦斯抽采；

i.接着在煤层中按照常规工艺施工普通钻孔，进行常规的瓦斯抽采，瓦斯抽采持续到开始预掘巷道的掘进作业位置为止。

所述的辅助巷道为巷道高抽巷或者底抽巷。

所述的爆注孔与爆注孔之间的间隔根据煤层情况确定，取值范围为5-100m。

所述隔断孔与煤层底板的交点离预掘巷道距离为xm，距离xm根据煤层大小以及计划保护范围确定，取10-25m。

所述穿层钻孔为上行孔时，在炸药下方安装防止炸药滑落的板条。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明首先在预掘巷道所在煤层进行松动爆破，极大地促进了煤层裂隙发育，增加了瓦斯运移通道，很好地改善了煤层低渗透性的问题。同时，松动爆破也为之后的水力压裂提供了水流通道，使水力压裂的效果更加显著。本发明中的水力压裂作业使得煤层中的裂隙进一步发育，同时水流能够对煤层中的瓦斯进行驱替，煤层瓦斯解吸明显，使得之后的瓦斯抽采作业更加顺利。与此同时，本发明中施工的隔断孔为被水流驱替的瓦斯提供了良好的抽采通道，瓦斯抽采作业能够更加顺利地进行。能大幅提高了煤层瓦斯抽采效果，是一种高效、安全的煤矿井下区域防突方法。其方法简单，操作方便，安全、可靠、高效，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的垂直方向剖面示意图；

图2是本发明在煤层底板剖面上的钻孔布置示意图；

图3是本发明的爆注孔局部放大示意图；

图中：1-煤层，2-岩层，3-预掘巷道，4-辅助巷道，5-爆注孔，6-隔断孔，7-pvc送药管，8-炸药，9-板条，10-封孔装置，11-高压管。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的一种爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法，具体步骤如下：

a.先确定煤层1预掘巷道3的位置，然后在预掘巷道3的下方或上方施工辅助巷道4；

b.从辅助巷道4中向预掘巷道3内施工一排爆注孔5；再从辅助巷道4中向预掘巷道3的左右两侧施工两排隔断孔6，爆注孔5为穿层钻孔，通过岩层2并穿过煤层1不少于0.5m；所述的辅助巷道4为巷道高抽巷或者底抽巷；所述的爆注孔5与爆注孔之间的间隔根据煤层1情况确定，取值范围为5-100m；所述隔断孔6与煤层1底板的交点离预掘巷道3距离为xm，距离xm根据煤层1大小以及计划保护范围确定，取10-25m；

c.用pvc送药管7将矿用炸药8送至爆注孔5中的煤层1中部；之后在煤层1底板处使用封孔装置10进行封孔作业；所述穿层钻孔为上行孔时，在炸药8下方安装防止炸药8滑落的板条9；

d.封孔完成后，通过高压管11向爆注孔5内注水，注满水后即可进行松动爆破，爆破采用正向爆破；

e.用钻机沿着爆破完成后的爆注孔5再次进行钻孔，防止爆注孔5因爆破作业产生塌孔、堵孔；

f.通过高压管11向爆注孔5进行水力压裂，压裂采用静压水压裂，所述高压管11外侧装有压力表、单向阀，高压管的耐压为10-100mpa；

g.当注水达到预定体积或预定压力时，停止压裂，注水预定体积为5-300m³；通过水力压裂作业使煤层中的裂隙进一步发育，同时水流能够对煤层中的瓦斯进行驱替，使煤层瓦斯解吸明显，便于瓦斯抽采作业；

h.完成爆注孔5的爆破和压裂作业后，对预掘巷道3两侧的隔断孔6进行管网瓦斯抽采；

i.接着在煤层1中按照常规工艺施工普通钻孔，进行常规的瓦斯抽采，瓦斯抽采持续到开始预掘巷道3的掘进作业位置为止。

技术特征：

技术总结
一种爆破注水压裂一体化瓦斯驱替的区域防突方法，属于煤矿井下区域防突方法。从预掘巷道的底抽巷中向预掘巷道施工一排爆注孔，然后向预掘巷道两侧施工两排隔断孔，接着对爆注孔依次进行松动爆破、注水、水力压裂作业，松动爆破使得煤层裂隙迅速扩张，为水流与瓦斯提供流动通道。压裂作业注入的大量水流能够将煤层中的瓦斯驱替出来，使瓦斯沿着爆破产生的裂隙通道运移，当瓦斯流动到隔断孔附近时，便可以通过隔断孔抽出，能够有效降低预掘巷道周围的瓦斯压力，抑制由于煤层瓦斯压力引起的煤与瓦斯突出危险。

技术研发人员：杨威;王正;林柏泉;路长征;林明华;王皓
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2018.09.20
技术公布日：2019.01.18