一种区域卸压开采煤层气的方法
【专利摘要】本发明公开了一种区域卸压开采煤层气的方法，其先利用膨胀高压充气设备对膨胀压裂孔进行预充气，先对膨胀压裂孔附近的煤层薄弱部位进行冲击增透，之后利用高压注水泵对高压注水孔进行高压预注水，对高压注水孔附近的煤层薄弱部位进行冲击增透，本发明综合各种卸压方式于一体，能够通过高压注水、气囊膨胀和爆破进行相互作用，实现煤层气的快速、高效卸压，提高煤层的卸压效果，即使难以卸压的高难度煤层，具有很好卸压效果，本发明先进行预膨胀与预高压注水，能够先对煤层进行平稳的预备卸压，先卸去薄弱的部位，利用爆破、注水和膨胀的方式进行彻底、同时卸压，能够从根本上、多角度完成区域卸压开采煤层气，提高煤层卸压的安全性和稳定性。
【专利说明】
一种区域卸压开采煤层气的方法
技术领域
[0001]本发明属于煤层开采技术领域，尤其是涉及一种区域卸压开采煤层气的方法。
【背景技术】
[0002]我国煤矿自然条件差，煤田地质条件复杂，煤层瓦斯含量高、渗透率普遍较低，一般在(0.1?1.0) X 10—6μπι2，这一特点决定了我国煤矿原始煤层瓦斯抽采的难度很大。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。采前区域瓦斯抽采是解决煤矿生产安全、实现煤和瓦斯共采、减少环境污染的主要措施。为了减少经济损失，预防和减小冲击矿压的危险性对矿山安全生产和经济效益就显得尤为重要和紧迫。释放和减少煤岩体中积聚的弹性能对于冲击矿压的产生和防治有着极为重要的意义。在解除或降低煤岩体所受应力方面，经过多年的研究和实践，已经提出了许多方法，来改变煤层及其围岩的物理力学性质，降低其所受应力。如采用煤层高压注水法、震动爆破法、煤层大直径钻孔卸压法等有效的方法。
[0003]但是，目前的区域卸压方法一般比较传统，缺乏综合卸压的措施，这样，对于复杂的、难以卸压的煤层来说，卸压效果仍然不够理想，因此，需要研发一种能够综合利用各种卸压方法的区域煤层气的卸压方法，以便提高煤层气的卸压效果，提高煤岩开采的安全性和稳定性。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有的技术问题，提供一种区域卸压开采煤层气的方法，可以显著的提高煤层的卸压效果，提高煤层的通透性，改善区域卸压开采煤层气的效率与安全性。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0006](I)在采煤或掘进工作面前方的煤层上钻设多排抽采孔，并在抽采孔施工完毕后，将护孔金属套管送入抽采孔内，然后对抽采孔进行密封，并将各个抽采孔连入抽采系统的各个支路；
[0007](2)在相邻的两排抽采孔之间采用千米定向可弯曲钻机机钻设高压注水孔，并对高压注水孔进行封孔设置；
[0008](3)在抽采孔与高压注水孔之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向下倾斜的膨胀压裂孔，向下倾斜的角度为9.5-11°，并对膨胀压裂孔逐段塞入膨胀压裂气囊，并连接膨胀高压充气设备，之后采用封孔砂浆封孔；
[0009](4)在抽采孔与高压注水孔之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向上倾斜的爆破孔，爆破孔向上倾斜的角度为13-15°，之后在爆破孔内装设乳化炸药，并对爆破孔进行封孔；
[0010](5)首先利用膨胀高压充气设备对膨胀压裂孔进行预充气，预充气压力为最大充气压力的三分之二，先对膨胀压裂孔附近的煤层薄弱部位进行冲击增透，并保压，之后利用高压注水栗对高压注水孔进行高压预注水，预高压注水的压力大小为高压注水栗最大注水压力的三分之二，对高压注水孔附近的煤层的薄弱部位进行冲击增透，并保压；
[0011 ] (6)将爆破孔内的乳化炸药弓I爆起爆线进行爆破，爆破完成后静置至少2h;
[0012](7)将步骤(5)中的膨胀高压充气设备开到最大充气压力，进行完全彻底膨胀，使得膨胀压裂孔彻底膨胀，同时，将高压注水栗以最大压力对高压注水孔进行高压注水，使煤层从多个角度进行互相压裂，彻底增强通透性，完成煤层区域卸压；
[0013](8)卸压完成后，利用抽采系统对各个抽采孔进行全面抽采；
[0014](9)充分步骤(1)-(8)，对下一个工作面进行循环作业，同时，对下一个工作面留设不小于50m的安全距离。
[0015]进一步，作为优选，在所述步骤(I)中，相邻两排抽采孔之间的排距为90-100m，各排抽采孔中相邻两个抽采孔之间的距离为80-90m，抽采孔的深度为60-70m，直径为35-45mm，所述抽采系统中包括煤水分离器和储气装置，所述煤水分离器与抽采孔连通，所述储气装置用于储存抽采分离出的煤层气;所述步骤(2)中，所述高压注水孔的深度为80-90m，高压注水孔设置在两个相邻的抽采孔之间；所述步骤(3)中，所述膨胀压裂孔的深度为85-90m，所述膨胀压裂孔离着最近的抽采孔之间的距离为10-15m，所述步骤(4)中，所述爆破孔的深度为85-90m，直径为20-30mm，所述步骤(5)中，预高压注水保压后，将高压注水栗设置为脉冲注水模式，通过脉冲注水2-3h。
[0016]进一步，作为优选，所述步骤(5)中，所述高压注水栗的最大注水压力为80Mpa。
[0017]进一步，作为优选，所述步骤(I)中，护孔金属套管的长度至少为所述抽采孔深度的六分之五。
[0018]进一步，作为优选，所述步骤(6)中，爆破孔内的乳化炸药引爆时是将所有的爆破孔内的乳化炸药同时进行引爆。
[0019]进一步，作为优选，所述步骤(2)和步骤(4)中，采用高分子聚氨酯材料进行封孔。
[0020]进一步，作为优选，爆破孔与高压注水孔之间的间距为8-12m。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0022]采用本发明提供的一种区域卸压开采煤层气的方法，其综合各种卸压方式于一体，能够通过高压注水、气囊膨胀和爆破进行相互作用，实现煤层气的快速、高效卸压，提高煤层的卸压效果，即使对于难以卸压的高难度煤层，也具有很好的卸压效果，本发明先进行预膨胀与预高压注水，能够先对煤层进行平稳的预备卸压，先卸去薄弱的部位，之后，利用爆破、注水和膨胀的方式进行彻底、同时卸压，能够从根本上、多角度完成区域卸压开采煤层气，提高煤层卸压的安全性和稳定性，本发明的煤层卸压后，煤层的通透性能够提高5-6倍。
【附图说明】
[0023]图1为本发明一种区域卸压开采煤层气的方法的结构示意图；
[0024]1-抽采孔，2-煤水分离器，3-储气装置，4-膨胀压裂孔，5-爆破孔，6_高压注水栗，
7-高压注水孔。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]请参阅图1，本发明提供一种技术方案:一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0027](I)在采煤或掘进工作面前方的煤层上钻设多排抽采孔I，并在抽采孔施工完毕后，将护孔金属套管送入抽采孔I内，然后对抽采孔I进行密封，并将各个抽采孔连入抽采系统的各个支路；
[0028](2)在相邻的两排抽采孔之间采用千米定向可弯曲钻机机钻设高压注水孔7，并对高压注水孔7进行封孔设置；
[0029](3)在抽采孔I与高压注水孔7之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向下倾斜的膨胀压裂孔4，向下倾斜的角度为9.5-11°，并对膨胀压裂孔逐段塞入膨胀压裂气囊，并连接膨胀高压充气设备，之后采用封孔砂浆封孔；
[0030](4)在抽采孔I与高压注水孔7之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向上倾斜的爆破孔5，爆破孔5向上倾斜的角度为13-15°，之后在爆破孔5内装设乳化炸药，并对爆破孔5进行封孔；
[0031](5)首先利用膨胀高压充气设备对膨胀压裂孔进行预充气，预充气压力为最大充气压力的三分之二，先对膨胀压裂孔附近的煤层薄弱部位进行冲击增透，并保压，之后利用高压注水栗对高压注水孔进行高压预注水，预高压注水的压力大小为高压注水栗最大注水压力的三分之二，对高压注水孔附近的煤层的薄弱部位进行冲击增透，并保压；
[0032](6)将爆破孔5内的乳化炸药引爆起爆线进行爆破，爆破完成后静置至少2h;
[0033](7)将步骤(5)中的膨胀高压充气设备开到最大充气压力，进行完全彻底膨胀，使得膨胀压裂孔彻底膨胀，同时，将高压注水栗6以最大压力对高压注水孔7进行高压注水，使煤层从多个角度进行互相压裂，彻底增强通透性，完成煤层区域卸压；
[0034](8)卸压完成后，利用抽采系统对各个抽采孔进行全面抽采；
[0035](9)充分步骤(1)-(8)，对下一个工作面进行循环作业，同时，对下一个工作面留设不小于50m的安全距离。
[0036]在本实施例中，为了提高卸压效果，在所述步骤(I)中，相邻两排抽采孔之间的排距为90-100m，各排抽采孔中相邻两个抽采孔之间的距离为80-90m，抽采孔的深度为60-70m，直径为35-45mm，所述抽采系统中包括煤水分离器2和储气装置3，所述煤水分离器2与抽采孔连通，所述储气装置3用于储存抽采分离出的煤层气;所述步骤(2)中，所述高压注水孔的深度为80-90m，高压注水孔设置在两个相邻的抽采孔之间；所述步骤(3)中，所述膨胀压裂孔的深度为85-90m，所述膨胀压裂孔离着最近的抽采孔之间的距离为10-15m，所述步骤(4)中，所述爆破孔的深度为85-90m，直径为20-30mm，所述步骤(5)中，预高压注水保压后，将高压注水栗设置为脉冲注水模式，通过脉冲注水2_3h。
[0037]此外，为了保证煤层的安全性以及煤层的卸压效果，所述步骤(5)中，所述高压注水栗的最大注水压力为80Mpa。所述步骤(I)中，护孔金属套管的长度至少为所述抽采孔深度的六分之五。所述步骤(6)中，爆破孔内的乳化炸药引爆时是将所有的爆破孔内的乳化炸药同时进行引爆。所述步骤(2)和步骤(4)中，采用高分子聚氨酯材料进行封孔。爆破孔与高压注水孔之间的间距为8-12m。
[0038]采用本发明提供的一种区域卸压开采煤层气的方法，其综合各种卸压方式于一体，能够通过高压注水、气囊膨胀和爆破进行相互作用，实现煤层气的快速、高效卸压，提高煤层的卸压效果，即使对于难以卸压的高难度煤层，也具有很好的卸压效果，本发明先进行预膨胀与预高压注水，能够先对煤层进行平稳的预备卸压，先卸去薄弱的部位，之后，利用爆破、注水和膨胀的方式进行彻底、同时卸压，能够从根本上、多角度完成区域卸压开采煤层气，提高煤层卸压的安全性和稳定性。
[0039]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)在采煤或掘进工作面前方的煤层上钻设多排抽采孔，并在抽采孔施工完毕后，将护孔金属套管送入抽采孔内，然后对抽采孔进行密封，并将各个抽采孔连入抽采系统的各个支路； (2)在相邻的两排抽采孔之间采用千米定向可弯曲钻机机钻设高压注水孔，并对高压注水孔进行封孔设置； (3)在抽采孔与高压注水孔之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向下倾斜的膨胀压裂孔，向下倾斜的角度为9.5-11°，并对膨胀压裂孔逐段塞入膨胀压裂气囊，并连接膨胀高压充气设备，之后采用封孔砂浆封孔； (4)在抽采孔与高压注水孔之间采用千米定向可弯曲钻机钻设向上倾斜的爆破孔，爆破孔向上倾斜的角度为13-15°，之后在爆破孔内装设乳化炸药，并对爆破孔进行封孔； (5)首先利用膨胀高压充气设备对膨胀压裂孔进行预充气，预充气压力为最大充气压力的三分之二，先对膨胀压裂孔附近的煤层薄弱部位进行冲击增透，并保压，之后利用高压注水栗对高压注水孔进行高压预注水，预高压注水的压力大小为高压注水栗最大注水压力的三分之二，对高压注水孔附近的煤层的薄弱部位进行冲击增透，并保压； (6)将爆破孔内的乳化炸药引爆起爆线进行爆破，爆破完成后静置至少2h; (7)将步骤(5)中的膨胀高压充气设备开到最大充气压力，进行完全彻底膨胀，使得膨胀压裂孔彻底膨胀，同时，将高压注水栗以最大压力对高压注水孔进行高压注水，使煤层从多个角度进行互相压裂，彻底增强通透性，完成煤层区域卸压； (8)卸压完成后，利用抽采系统对各个抽采孔进行全面抽采； (9)充分步骤(1)-(8)，对下一个工作面进行循环作业，同时，对下一个工作面留设不小于50m的安全距离。2.根据权利要求1所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:在所述步骤(I)中，相邻两排抽采孔之间的排距为90-100m，各排抽采孔中相邻两个抽采孔之间的距离为80-90m，抽采孔的深度为60-70m，直径为35_45mm，所述抽采系统中包括煤水分离器和储气装置，所述煤水分离器与抽采孔连通，所述储气装置用于储存抽采分离出的煤层气;所述步骤(2)中，所述高压注水孔的深度为80-90m，高压注水孔设置在两个相邻的抽采孔之间；所述步骤(3)中，所述膨胀压裂孔的深度为85-90m，所述膨胀压裂孔离着最近的抽采孔之间的距离为10-15m，所述步骤(4)中，所述爆破孔的深度为85-90m，直径为20-30mm，所述步骤(5)中，预高压注水保压后，将高压注水栗设置为脉冲注水模式，通过脉冲注水2-3h。3.根据权利要求1所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:所述步骤(5)中，所述高压注水栗的最大注水压力为80Mpa。4.根据权利要求3所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:所述步骤(I)中，护孔金属套管的长度至少为所述抽采孔深度的六分之五。5.根据权利要求4所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:所述步骤(6)中，爆破孔内的乳化炸药引爆时是将所有的爆破孔内的乳化炸药同时进行引爆。6.根据权利要求5所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:所述步骤(2)和步骤(4)中，采用高分子聚氨酯材料进行封孔。7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种区域卸压开采煤层气的方法，其特征在于:爆破孔与高压注水孔之间的间距为8-12m。
【文档编号】E21B43/26GK105840164SQ201610160288
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】刘高峰, 吕闰生, 任建刚, 翁红波, 王怀玺
【申请人】河南理工大学