一種底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，尤其適用于煤礦井下高瓦斯低滲透性煤層區(qū)域瓦斯的治理。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，且大部分為高瓦斯、低透氣性煤層，普通方法抽采瓦斯難度較大，在開(kāi)采過(guò)程中瓦斯涌出量大，瓦斯突出和瓦斯爆炸爆炸威脅日益嚴(yán)峻。因此，對(duì)煤層實(shí)施人工致裂增透、提高瓦斯抽采濃度和抽采效率，是有效防止煤礦瓦斯災(zāi)害、保障煤礦安全生產(chǎn)的重要手段。
[0003]目前，以水力壓裂為代表的水力化措施越來(lái)越多的在我國(guó)煤礦區(qū)域瓦斯治理工作中運(yùn)用，也取得了一定的效果。但由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，單一的水力壓裂措施在煤層內(nèi)形成的裂隙數(shù)量少，卸壓增透效果有限，抽采效率不高，難以滿足煤礦正常的開(kāi)采需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的存在的不足，提供一種方法簡(jiǎn)單、操作方便、效果好的底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，包括如下步驟:
[0006]a、在底抽巷內(nèi)向煤層方向施工壓裂放電鉆孔，直至壓裂放電鉆孔穿過(guò)煤層頂板0.5m處停止鉆進(jìn)；
[0007]b、采用前端安裝有高壓脈沖放電器的壓裂鋼管，從壓裂放電鉆孔中送至煤層的中間位置，在壓裂鋼管的后端距壓裂放電鉆孔孔口處2?3m處安裝封孔器；在壓裂鋼管的后端連接高壓膠管；
[0008]c、將連接高壓脈沖放電器的高壓電纜與底抽巷內(nèi)的防爆開(kāi)關(guān)一端連接，防爆開(kāi)關(guān)另一端連接到高壓脈沖電源上，通過(guò)高壓膠管將壓裂鋼管與底抽巷內(nèi)的高壓水栗相連，所述高壓膠管上裝有壓力表和閥門；
[0009]d、打開(kāi)閥門，通過(guò)高壓水栗向壓裂放電鉆孔內(nèi)注水，待高壓膠管上的壓力表示數(shù)達(dá)到5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔內(nèi)注入水，關(guān)閉閥門；
[0010]e、打開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)，通過(guò)高壓脈沖電源向高壓脈沖放電器充電，使高壓脈沖放電器在水中放電，形成的沖擊波作用于煤體，產(chǎn)生新的裂隙并使原始裂隙擴(kuò)展，放電50?90次后斷開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)；
[0011]f、再次開(kāi)啟高壓水栗，向壓裂放電鉆孔繼續(xù)注水，使壓力繼續(xù)增高，當(dāng)壓力表示數(shù)增高5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔注水；
[0012]g、重復(fù)步驟e和f多次，使壓力不斷增高，直至示數(shù)達(dá)到50Mpa時(shí)，停止注水，打開(kāi)閥門，將壓裂放電孔內(nèi)卸壓；將壓裂鋼管、高壓脈沖放電器和封孔器退出壓裂放電鉆孔，然后將壓裂放電鉆孔連至瓦斯抽采管網(wǎng)抽采瓦斯。
[0013]所述的高壓脈沖放電器的放電電壓為20-150KV，放電頻率為5_60Hz。
[0014]有益效果:本發(fā)明通過(guò)將水力壓裂技術(shù)和高壓電脈沖技術(shù)結(jié)合起來(lái)，利用高壓電脈沖放電器在水中放電產(chǎn)生的球面沖擊波，在水中形成強(qiáng)大的沖擊波，在煤層內(nèi)形成大量的裂縫，并使原生裂隙擴(kuò)展，從而有效增加煤層內(nèi)的裂縫數(shù)量，延伸原生裂縫的長(zhǎng)度，增加煤層透氣性，有效提高瓦斯抽采效率。作用于水力壓裂產(chǎn)生的裂隙后，可促進(jìn)裂隙的二次擴(kuò)展和貫通，并增加了煤層內(nèi)的裂縫數(shù)量。通過(guò)水力壓裂和高壓電脈沖的協(xié)同作用，煤層中的裂隙不斷發(fā)育并形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，為瓦斯的運(yùn)移提供了良好的通道，煤層的透氣性顯著增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了瓦斯的高效抽采。其方法簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)高瓦斯、低透氣性煤層的區(qū)域瓦斯治理具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方法示意圖；
[0016]圖中:1 一底抽巷，2 —煤層，3 —頂板，4 一壓裂放電鉆孔，5 —壓裂鋼管，6 —高壓脈沖放電器，7 —封孔器，8 —尚壓電纜，9 一防爆開(kāi)關(guān)，10 —尚壓脈沖電源，11 一尚壓膠管，12 一壓力表，13 —尚壓水栗，14 —閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，具休步驟如下:
[0019]a、在底抽巷1內(nèi)向煤層2方向施工壓裂放電鉆孔4，直至壓裂放電鉆孔4穿過(guò)煤層2頂板3距離0.5m處停止鉆進(jìn)；
[0020]b、在壓裂鋼管5的前端安裝一高壓脈沖放電器6，然后將前端安裝有高壓脈沖放電器6的壓裂鋼管5從壓裂放電鉆孔4中送至煤層2的中間位置，在壓裂鋼管5的后端距壓裂放電鉆孔4孔口處2?3m處安裝封孔器7 ;在壓裂鋼管5的后端連接高壓膠管11 ;
[0021]c、將連接高壓脈沖放電器6的高壓電纜8與底抽巷1內(nèi)的防爆開(kāi)關(guān)9 一端連接，防爆開(kāi)關(guān)9另一端連接到高壓脈沖電源10上，通過(guò)高壓膠管11將壓裂鋼管5與底抽巷1內(nèi)的高壓水栗13相連，所述高壓膠管11上裝有壓力表12和閥門14 ;
[0022]d、打開(kāi)閥門14，通過(guò)高壓水栗13向壓裂放電鉆孔4內(nèi)注水，待高壓膠管11上的壓力表12示數(shù)達(dá)到5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔4內(nèi)注入水，關(guān)閉閥門14，高壓水作用于煤體上，使煤體產(chǎn)生大量裂隙；
[0023]e、打開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)9，通過(guò)高壓脈沖電源10向高壓脈沖放電器6充電，使高壓脈沖放電器6在水中放電，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)定放電電壓，放電電壓為20-150KV，放電頻率為5-60HZ，高壓強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)液體，由于巨大的能量瞬間釋放于放電通道內(nèi)，通道中的液體迅速汽化、膨脹并產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波作用于煤體，產(chǎn)生新的裂隙并使原始裂隙擴(kuò)展，放電50?90次后斷開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)9 ;
[0024]f、再次開(kāi)啟高壓水栗13，向壓裂放電鉆孔4繼續(xù)注水，使壓力在原有壓的基礎(chǔ)上繼續(xù)增高，當(dāng)壓力表12示數(shù)增高5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔4注水；
[0025]g、重復(fù)步驟e和f多次，使注水壓力不斷增高，直至壓力表示數(shù)達(dá)到50Mpa時(shí)，停止注水，打開(kāi)閥門14，對(duì)壓裂放電孔4卸壓；卸壓后將壓裂鋼管5、高壓脈沖放電器6和封孔器7退出壓裂放電鉆孔4，然后將壓裂放電鉆孔4連至瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行抽采瓦斯。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，其特征在于包括如下步驟: a、在底抽巷(1)內(nèi)向煤層(2)方向施工壓裂放電鉆孔(4 )，直至壓裂放電鉆孔(4 )穿過(guò)煤層(2 )頂板(3 ) 0.5m處停止鉆進(jìn)； b、采用前端安裝有高壓脈沖放電器(6)的壓裂鋼管(5)，從壓裂放電鉆孔(4)中送至煤層(2 )的中間位置，在壓裂鋼管(5 )的后端距壓裂放電鉆孔(4 )孔口處2?3m處安裝封孔器(7);在壓裂鋼管(5)的后端連接高壓膠管(11); c、將連接高壓脈沖放電器(6)的高壓電纜(8)與底抽巷(1)內(nèi)的防爆開(kāi)關(guān)(9)一端連接，防爆開(kāi)關(guān)(9 )另一端連接到高壓脈沖電源(10 )上，通過(guò)高壓膠管(11)將壓裂鋼管(5 )與底抽巷(1)內(nèi)的高壓水栗(13)相連，所述高壓膠管(11)上裝有壓力表(12)和閥門(14); d、打開(kāi)閥門(14)，通過(guò)高壓水栗(13)向壓裂放電鉆孔(4)內(nèi)注水，待高壓膠管(11)上的壓力表(12)示數(shù)達(dá)到5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔(4)內(nèi)注入水，關(guān)閉閥門(14); e、打開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)(9)，通過(guò)高壓脈沖電源(10 )向高壓脈沖放電器(6 )充電，使高壓脈沖放電器(6)在水中放電，形成的沖擊波作用于煤體，產(chǎn)生新的裂隙并使原始裂隙擴(kuò)展，放電50~90次后斷開(kāi)防爆開(kāi)關(guān)(9); f、再次開(kāi)啟高壓水栗(13)，向壓裂放電鉆孔(4)繼續(xù)注水，使壓力繼續(xù)增高，當(dāng)壓力表(12)示數(shù)增高5Mpa時(shí)，停止向壓裂放電鉆孔(4)注水； g、重復(fù)步驟e和f多次，使壓力不斷增高，直至示數(shù)達(dá)到50Mpa時(shí)，停止注水，打開(kāi)閥門(14)，將壓裂放電孔(4)內(nèi)卸壓；將壓裂鋼管(5)、高壓脈沖放電器(6)和封孔器(7)退出壓裂放電鉆孔(4)，然后將壓裂放電鉆孔(4)連至瓦斯抽采管網(wǎng)抽采瓦斯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，其特征在于:所述的高壓脈沖放電器(6)的放電電壓為20-150KV，放電頻率為5-60Hz。
【專利摘要】一種底抽巷高功率電爆震輔助水力壓裂煤層增透方法，適用于高瓦斯低透氣性煤層瓦斯的高效抽采。首先利用鉆機(jī)從底抽巷向煤層施工壓裂放電鉆孔，然后使用水力壓裂技術(shù)在壓裂放電鉆孔中形成裂隙，再利用高壓電脈沖放電器在水中放電產(chǎn)生的沖擊波作用于煤體，產(chǎn)生大量裂縫并促進(jìn)原始裂隙的二次擴(kuò)展和貫通，同時(shí)，通過(guò)水力壓裂過(guò)程中壓力的不斷上升以及脈沖波重復(fù)沖擊煤體的協(xié)同作用，使煤層中的裂隙不斷發(fā)育并形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，為瓦斯的運(yùn)移提供了良好的通道，煤層的透氣性顯著增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了瓦斯的高效抽采。
【IPC分類】E21B43/26, E21F7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105298462
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510753829
【發(fā)明人】林柏泉, 郭暢, 閆發(fā)志, 朱傳杰, 鄒全樂(lè), 劉廳, 孔佳
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日