专利名称：穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法
技术领域：
本发明属于煤层瓦斯抽放技术领域，特别涉及煤层瓦斯抽放水力压裂方法。
背景技术：
水力压裂技术是一种卸压抽放煤层瓦斯方法。水力压裂强化抽放开采煤层瓦斯方法主要 有两种①地面钻孔水力压裂抽放煤层瓦斯方法。地面钻孔水力压裂的煤层应为极容易抽放 煤层，厚度为中厚以上，倾角为缓及倾斜煤层。在较难抽放瓦斯煤层中实施水力压裂后，一 般效果很差；②井下水力压裂钻孔抽放煤层瓦斯方法。井下水力压裂钻孔抽放煤层瓦斯方法 基本与地面钻孔水力压裂抽放煤层瓦斯方法相同，区别是将压裂的高压水泵等设备移至井下 巷道。 一般有下列几种水力压裂钻孔布孔方法。参见图5.现有煤层瓦斯抽放的水力压裂钻孔 布孔原理图。a.从抽放层的顶板岩石平巷打水力压裂钻 L; b.从下层的煤层巷道打水力压裂 钻孔；C.从下层底板的岩石平巷打水力压裂钻孔；d.从上层的煤层巷道打水力压裂钻孔； e.从顶板的岩石平巷打水力压裂钻孔；f.沿抽放煤层打水力压裂钻孔。
以上煤层瓦斯抽放的水力压裂钻孔布孔方法，其特点是水力压裂钻孔均为单孔。在较难 抽放瓦斯煤层中实施水力压裂后一般抽放效果很差，煤体得不到均匀地压裂处理。
发明内容
针对单孔水力压裂煤体得不到均匀地压裂处理，抽放瓦斯的效果很差的技术不足，本发
明提供一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放
方法，包括在巷道向煤层打水力压裂钻孔，特点在于在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔后， 从水力压裂钻孔进行水力压裂。若干控制钻孔如一个或二个或三个或四个或五个等等。 其中巷道可以是岩巷，也可以是煤巷。
其中岩巷可以是煤层顶板岩巷，也可以是煤层底板岩巷。
其中岩巷可以是煤层顶板石门揭煤工作面，也可以是煤层底板石门揭煤工作面。 其中水力压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上。
其中在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔的见煤点与水力压裂钻孔的见煤点有五到三十 米距离。
其中水力压裂钻孔的水力压裂到控制钻孔排出高压水流同时带出煤屑为止。 其中水力压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。
本发明的有益效果是在永力压裂钻孔周围打一定数量的控制钻孔，当压裂范围达到控 制钻孔时，在水力压裂钻孔周围一定距离煤体产生抗压薄弱区域，高压水就可以把水力压裂 钻孔与控制钻孔之间的煤体压穿，并继续进行压裂，同时高压水从控制钻孔带出煤屑，故在 压裂同时有煤体疏松作用，使地应力降低，提高了水力压裂及瓦斯抽放效果。
图l.本发明第一实施例原理图2.本发明第二实施例原理图；图3.本发明第三实施例原理图； 图4.本发明第四实施例原理图5.现有煤层瓦斯抽放的水力压裂钻孔布孔原理图。
具体实施方式
附图编号
图中1.煤层，2.控制钻孔，3.水力压裂钻孔，4.自封式封孔器，5.水力压裂注水管， 6.石门揭煤工作面，7.高压水泵，61.煤层底板岩巷，62.煤层顶板岩巷。
图l.所示第一实施例中， 一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在煤层底 板岩巷61向煤层1打水力压裂钻孔3，特点在于在水力压裂钻孔3周围打四个控制钻孔2后， 从水力压裂钻孔3进行水力压裂。水力压裂钻孔3进入煤层的长度大于煤层1厚度的一半以 上，水力压裂钻孔3的岩石段要保持光滑整洁，便于使用高压水泵7通过水力压裂注水管5 对煤层1进行水力压裂时用自封式封孔器4封孔。在水力压裂钻孔3周围打的四个控制钻孔 2见煤点与水力压裂钻孔3见煤点有十五米距离。控制钻孔2用于检测控制水力压裂范围， 并在与水力压裂钻孔3连通后，用于疏导水流、排除水流带出煤屑，实现煤层水力压裂范围 内的煤体疏松。控制钻孔2的施工进入煤体的长度穿透整个煤层的厚度。水力压裂钻孔3、 控制钻孔2均作为瓦斯抽放钻孔。
煤层底板岩巷61向煤层1打水力压裂钻孔3，并在水力压裂钻孔3周围打四个控制钻孔 2后，把自封式封孔器4放入压裂孔内，必须使封孔器的封孔段在岩石段内以提高封孔效果 和封孔的安全性，然后连接高压水力系统，启动高压水泵7，开始注入高压水进行压裂。当 水压高于地层压力时，煤层就会被压开裂隙，高压水则大量进入煤体，随注水范围的加大， 压裂范围也相应增大。当压裂范围达到控制钻孔2时，控制钻孔2就会成为一个较薄弱的突 破点，成为高压水流的出口，并带出部分煤屑。这时如果高压水泵7继续工作，让高压水流 尽可能多地从控制钻孔2带出煤屑并排出孔外，使这部分煤体最大限度地卸压，进一步提高 煤层的透气性，从而提高煤层的瓦斯抽放效果。
图2.所示第二实施例中， 一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在煤层顶 板岩巷62向煤层1打水力压裂钻孔3，特点在于在水力压裂钻孔3周围打四个控制钻孔2后， 从水力压裂钻孔3进行水力压裂。水力压裂钻孔3进入煤层的长度大于煤层1厚度的一半以 上，水力压裂钻孔3的岩石段要保持光滑整洁，便于使用高压水泵7通过水力压裂注水管5 对煤层1进行水力压裂时用自封式封孔器4封孔。在水力压裂钻孔3周围打的四个控制钻孔 2见煤点与水力压裂钻孔3见煤点有八米距离。控制钻孔2用于检测控制水力压裂范围，并 在与水力压裂钻孔3连通后，用于疏导水流、排除水流带出煤屑，实现煤层水力压裂范围内 的煤体疏松。控制钻孔2的施工进入煤体的长度穿透整个煤层的厚度。水力压裂钻孔3、控 制钻孔2均作为瓦斯抽放钻孔。
图3.所示第三实施例中， 一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在煤层底 板石门揭煤工作面6向煤层1打水力压裂钻孔3，特点在于在水力压裂钻孔3周围打四个控 制钻孔2后，从水力压裂钻孔3进行水力压裂。水力压裂钻孔3进入煤层的长度大于煤层1厚度的一半以上，水力压裂钻孔3的岩石段要保持光滑整洁，便于使用高压水泵7通过水力 压裂注水管5对煤层1进行水力压裂时用自封式封孔器4封孔。在水力压裂钻孔3周围打的 四个控制钻孔2见煤点与水力压裂钻孔3见煤点有二十米距离。控制钻孔2用于检测控制水 力压裂范围，并在与水力压裂钻孔3连通后，用于疏导水流、排除水流带出煤屑，实现煤层 水力压裂范围内的煤体疏松。控制钻孔2的施工进入煤体的长度穿透整个煤层的厚度。水力 压裂钻孔3、控制钻孔2可作为瓦斯抽放钻孔。
图4.所示第四实施例中， 一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在煤层顶 板石门揭煤工作面6向煤层1打水力压裂钻孔3，特点在于在水力压裂钻孔3周围打四个控 制钻孔2后，从水力压裂钻孔3进行水力压裂。水力压裂钻孔3进入煤层的长度大于煤层1 厚度的一半以上，水力压裂钻孔3的岩石段要保持光滑整洁，便于使用高压水泵7通过水力 压裂注水管5对煤层1进行水力压裂时用自封式封孔器4封孔。在水力压裂钻孔3周围打的 四个控制钻孔2见煤点与水力压裂钻孔3见煤点有十八米距离。控制钻孔2用于检测控制水 力压裂范围，并在与水力压裂钻孔3连通后，用于疏导水流、排除水流带出煤屑，实现煤层 水力压裂范围内的煤体疏松。控制钻孔2的施工进入煤体的长度穿透整个煤层的厚度。水力 压裂钻孔3、控制钻孔2均作为瓦斯抽放钻孔。
当水力压裂钻孔的水力压裂到控制钻孔排出高压水流同时带出煤屑以后，对水力压裂钻 孔和控制钻孔实施封孔，封孔后的水力压裂钻孔和控制钻孔通过胶管连接到矿井瓦斯抽放系 统，利用抽放系统的负压对水力压裂钻孔和控制钻孔进行瓦斯抽放。
权利要求
1.一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在巷道向煤层打水力压裂钻孔，其特征在于在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔后，从水力压裂钻孔进行水力压裂。
2. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于水力 压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。
3. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于在水 力压裂钻孔周围打若干控制钻孔的见煤点与水力压裂钻孔的见煤点有五到三十米距离。
4. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于水力 压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上。
5. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于水力 压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上，在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔的 见煤点与水力压裂钻孔的见煤点有五到三十米距离。
6. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于水力 压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上，水力压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯 抽放钻孔。
7. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于在水 力压裂钻孔周围打若干控制钻孔的见煤点与水力压裂钻孔的见煤点有五到三十米距离，水力 压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。
8. 如权利要求1所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，其特征在于水力 压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上，在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔的 见煤点与水力压裂钻孔的见煤点有五到三十米距离，水力压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯 抽放钻孔。
9. 如权利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体 瓦斯抽放方法，其特征在于巷道为岩巷。
10. 如权利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤 体瓦斯抽放方法，其特征在于巷道为煤巷。
11. 如权利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的一种穿层钻孔水力压裂疏松煤 体瓦斯抽放方法，其特征在于水力压裂钻孔的水力压裂到控制钻孔排出高压水流同时带出煤 屑为止。
全文摘要
本发明公开了一种穿层钻孔水力压裂疏松煤体瓦斯抽放方法，包括在巷道向煤层打水力压裂钻孔，特点在于在水力压裂钻孔周围打若干控制钻孔后，从水力压裂钻孔进行水力压裂，巷道可以是岩巷，也可以是煤巷，水力压裂钻孔进入煤层的长度大于煤层厚度的一半以上，水力压裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。本发明的有益效果是在水力压裂钻孔周围打一定数量的控制钻孔，当压裂范围达到控制钻孔时，在水力压裂钻孔周围一定距离煤体产生抗压薄弱区域，高压水就可以把水力压裂钻孔与控制钻孔之间的煤体压穿，并继续进行压裂，同时高压水从控制钻孔带出煤屑，故在压裂同时有煤体疏松作用，使地应力降低，提高了水力压裂及瓦斯抽放效果。
文档编号E21F7/00GK101581231SQ20091001205
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者刘晓辉, 向 富, 张兴华, 曹垚林, 李江涛, 沈维栋, 王宇鹍, 王魁军, 聂永兴 申请人:煤炭科学研究总院沈阳研究院