專利名稱：一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法
技術領域：
本發明涉及一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，適用于高瓦斯高地應力復雜煤層的區域瓦斯治理。
背景技術：
我國礦井瓦斯治理的根本手段是以鉆孔瓦斯抽采方式為主的瓦斯抽采措施，隨著我國煤礦進入深部煤層的開采，煤層透氣性差、瓦斯抽采難、動力現象突出等問題日益嚴重，水力化措施是提高煤層瓦斯抽采效率的有效措施并得到了較為廣泛的現場應用；鉆孔內噴孔是鉆孔周圍煤體失穩破壞和瓦斯能量釋放的顯現，會造成煤體內部能量釋放和煤體 裂隙的擴展，對于降低煤層瓦斯突出危險性和提高煤體瓦斯釋放效果都有很顯著的作用，由于鉆孔噴孔的機理較為復雜，噴孔發生的地點和強度難以控制，因此大部分噴孔處于自發自停狀態。鉆孔內高壓水射流割縫卸壓增透技術是采用人工方法通過高壓水射流沖蝕煤體形成破壞縫槽空腔，擴大鉆孔的抽采有效影響范圍，能夠較好地解決高瓦斯低透氣性煤層開采過程中瓦斯涌出、煤與瓦斯瓦斯突出問題。水射流在鉆孔徑向范圍內破壞煤體時，可誘發煤體的失穩噴出，釋放煤體的瓦斯膨脹能，由于水射流的切割破壞具有導向性和可控性，可以控制誘發噴孔的位置和強度，同時，水射流的破壞作用可以提高瓦斯的解吸速率，使鉆孔周圍煤體的瓦斯和膨脹內能得到釋放。因此有效的利用高壓水射流的破壞特點，將水射流的可控誘導破壞作用與煤體自身失穩突出相結合，造成鉆孔周圍煤體的裂隙擴展和能量釋放，促使煤體瓦斯解吸釋放，提高鉆孔抽采的有效影響范圍和煤層瓦斯抽采效率，該技術方法這對提高礦井瓦斯抽采效率及改善礦井安全生產狀況具有重要意義。
發明內容
技術問題復雜煤層存在煤層透氣性差，煤體瓦斯解吸難，煤與瓦斯突出嚴重等問題，區域瓦斯治理中存在瓦斯抽采效率低，鉆孔施工量大及鉆孔利用效率不高等難題。本發明可提高鉆孔抽采影響范圍和煤體瓦斯解吸速率，提高鉆孔瓦斯抽采效率，消除煤與瓦斯突出的危險性，減少鉆孔施工工程量，實現復雜煤層的安全開采。技術方案本發明涉及復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法
a、從煤層底板抽采巷向煤層方向施工若干穿層抽采鉆孔，相鄰的穿層抽采鉆孔進入煤層之間的距離為4 8m ;
b、通過密封鉆桿向穿層抽采鉆孔內送入高壓水射流器至煤層頂板，從穿層抽采鉆孔的煤層頂板開始通過高壓水射流旋轉進行水力割縫，誘發煤體失穩噴出，在穿層抽采鉆孔內的同一位置保持射流旋轉沖擊破壞煤體20mirT40min，形成一個不規則的自由空間和煤體破碎松動圈；
C、后退一段距離再次進行水力割縫，通過高壓水射流器從煤層頂板向煤層底板依次間隔實施高壓水射流旋轉沖擊破壞穿層抽采鉆孔孔壁周圍的煤體，使穿層抽采鉆孔沿徑向間隔形成多個不規則的自由空間和煤體破碎松動圈，完成一個穿層抽采鉆孔內孔壁周圍的煤層區煤體失穩、均勻破壞，穿層抽采鉆孔內的煤體、瓦斯及水的混合體以間斷噴射的方式從孔口排出；
d、重復步驟b、C，對所有穿層抽采鉆孔進行煤層區域的誘噴均勻破壞；
e、依次對誘噴破壞后的穿層抽采鉆孔進行封堵，連接瓦斯抽采管路，進行瓦斯抽采。所述的穿層抽采鉆孔的孔口處設有安全防噴罩；所述的后退一段距離為
O.5^1. 5m ;所述的煤層(3)的軟分層位置為割縫誘噴的最佳位置。有益效果本發明利用高壓水射流在鉆孔內旋轉切割破壞煤體，擾動和破壞鉆孔周圍煤體應力場及瓦斯流動場的平衡，誘發煤體的失穩破壞使煤與瓦斯從鉆孔內噴出，釋放煤體瓦斯膨脹能，擴展煤體裂隙，增大煤體暴露的表面積，提高鉆孔瓦斯抽采效率，消除煤與瓦斯突出危險性，使鉆孔瓦斯抽采有效影響范圍提高廣3倍，鉆孔周圍煤體透氣性系數提高10(Γ200倍，百米鉆孔瓦斯抽采量提高2飛倍，煤層消突時間縮短30°/Γ50%，具有很好 的現場應用價值和社會效益。。
圖I是本發明的穿層鉆孔施工布置示意 圖2是本發明的煤層區域穿層抽采鉆孔割縫誘噴狀態示意 圖3是本發明的抽采鉆孔、自由空間及破壞松動圈分布示意 圖4是本發明的實例一穿層抽采鉆孔斷面示意 圖5是本發明的實例二穿層抽采鉆孔斷面示意圖。圖中1_煤層底板抽采巷，2-穿層抽采鉆孔，3-煤層，4-自由空間，5-煤體破碎松動圈。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明實施方式作進一步的描述
實施例一、本發明的復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法
a、如圖4所示，首先，根據煤層底抽巷的布置及措施保護煤層的參數設計穿層抽采鉆孔參數，從煤層底板抽采巷I向煤層方向施工若干穿層抽采鉆孔2，相鄰的穿層抽采鉆孔2進入煤層之間的距離為4 Sm ;
b、通過密封鉆桿向穿層抽采鉆孔2內送入高壓水射流器至煤層3頂板，從穿層抽采鉆孔2的煤層頂板開始通過高壓水射流旋轉進行定點旋轉水力割縫，誘發煤體失穩噴出，高壓水射流管路水壓此時可調節在5 15MPa之間；當穿層抽采鉆孔2內瓦斯噴涌劇烈，可降低高壓水射流管路的水壓，當瓦斯噴涌較弱時，通過水管控制閥調高高壓水射流管路壓力，以提高誘噴效果；在穿層抽采鉆孔2內的同一位置保持射流旋轉沖擊破壞煤體2(T40min，形成一個不規則的自由空間4和煤體破碎松動圈5，所述的煤層(3)的軟分層位置為割縫誘噴的最佳位置，所述的穿層抽采鉆孔2的孔口處設有安全防噴罩；
C、后退一段距離再次進行水力割縫，后退一段距離為O. 5^1. 5m，通過高壓水射流器從煤層3頂板向煤層3底板依次間隔實施高壓水射流旋轉沖擊破壞穿層抽采鉆孔2孔壁周圍的煤體，高壓水射流管路水壓此時可調節在l(T25MPa之間，每次定點旋轉切割煤層3的時間持續在3(T40min，隨著定點旋轉切割位置靠近煤層3底板，定點旋轉切割煤層3的時間可以延長，增大穿層抽采鉆孔2排出煤渣量，使穿層抽采鉆孔2沿徑向間隔形成多個不規則的自由空間4和煤體破碎松動圈5，完成一個穿層抽采鉆孔2內孔壁周圍的煤層區煤體失穩、均勻破壞，穿層抽采鉆孔2內的煤體、瓦斯及水的混合體以間斷噴射的方式從孔口排出；
d、重復步驟b、c，對所有穿層抽采鉆孔2進行煤層區域的誘噴均勻破壞，；
e、依次對誘噴破壞后的穿層抽采鉆孔2進行封堵，連接瓦斯抽采管路，進行瓦斯抽采。實施例二、如圖5所示，穿層抽采鉆孔間隔式割縫誘噴卸壓增透方法，與實例一基本相同，相同之處略處。間隔穿層抽采鉆孔2的布置選擇割縫誘噴作業的鉆孔，根據現場具 體情況和需要選定割縫誘噴穿層抽采鉆孔2的數量和參數，相鄰穿層抽采鉆孔2煤層之間的間距在Γ6πι，高壓水射流定點切割沖蝕，排除煤渣量及相鄰切割位置的距離可根據煤層及瓦斯賦存實際情況進行調整。
權利要求
1.一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，其特征在于 a、從煤層底板抽采巷(I)向煤層方向施工若干穿層抽采鉆孔(2)，相鄰的穿層抽采鉆孔(2)進入煤層之間的距離為4 Sm ; b、通過密封鉆桿向穿層抽采鉆孔(2)內送入高壓水射流器至煤層(3)頂板，從穿層抽采鉆孔(2)的煤層頂板開始通過高壓水射流旋轉進行水力割縫，誘發煤體失穩噴出，在穿層抽采鉆孔(2)內的同一位置保持射流旋轉沖擊破壞煤體20mirT40min，形成一個不規則的自由空間(4)和煤體破碎松動圈(5)； C、后退一段距離再次進行水力割縫，通過高壓水射流器從煤層(3)頂板向煤層(3)底板依次間隔實施高壓水射流旋轉沖擊破壞穿層抽采鉆孔(2)孔壁周圍的煤體，使穿層抽采鉆孔(2 )沿徑向間隔形成多個不規則的自由空間(4)和煤體破碎松動圈(5 )，完成一個穿層抽采鉆孔(2)內孔壁周圍的煤層區煤體失穩、均勻破壞，穿層抽采鉆孔(2)內的煤體、瓦斯及水的混合體以間斷噴射的方式從孔口排出； d、重復步驟b、C，對所有穿層抽采鉆孔(2)進行煤層區域的誘噴均勻破壞； e、依次對誘噴破壞后的穿層抽采鉆孔(2)進行封堵，連接瓦斯抽采管路，進行瓦斯抽米。
2.根據權利要求I所述的一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，其特征在于所述的穿層抽采鉆孔(2)的孔口處設有安全防噴罩。
3.根據權利要求I所述的一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，其特征在于所述的后退一段距離為O. 5 I. 5m。
4.根據權利要求I所述的一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，其特征在于所述的煤層(3)的軟分層位置為割縫誘噴的最佳位置。
全文摘要
一種復雜煤層割縫誘噴卸壓增透方法，適用于高瓦斯高地應力復雜煤層的區域瓦斯治理，提高煤體的透氣性和瓦斯解吸速度，解決煤層瓦斯抽采效率低和鉆孔施工量大等難題，實現復雜煤層的瓦斯高效抽采和煤層快速消突。利用高壓水射流在鉆孔內旋轉切割破壞煤體，破壞和擾動鉆孔徑向范圍內煤體，誘發煤體的失穩破壞和煤與瓦斯從鉆孔內噴出，釋放煤體瓦斯膨脹能，擴展煤體裂隙和增大煤體暴露表面積，提高煤層瓦斯抽采效率，消除煤體煤與瓦斯突出危險性，使鉆孔瓦斯抽采有效影響范圍提高1~3倍，鉆孔周圍煤體透氣性系數提高100~200倍，百米鉆孔瓦斯抽采量提高2~5倍，煤層消突時間縮短30%~50%，具有很好的現場應用價值和社會效益。
文檔編號E21B43/26GK102966372SQ20121054698
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者林柏泉, 沈春明, 張其智, 段永生 申請人:中國礦業大學