一種高瓦斯突出煤層“鉆-沖-割”耦合卸壓增透方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高瓦斯突出煤層“鉆-沖-割”耦合卸壓增透方法，尤其適用于穿層鉆孔預抽高瓦斯突煤層煤巷條帶瓦斯時的卸壓增透。
【背景技術】
[0002]穿層鉆孔預抽煤層瓦斯是目前主要的瓦斯治理措施之一，但我國多數煤層具有微孔隙、高吸附、低滲透的特點，瓦斯難以有效抽出，必須采取措施增加煤層的透氣性。為此，對于高瓦斯突出煤層的卸壓增透國內外學者研發了多種鉆孔卸壓增透技術，通過對煤儲層進行改造，降低煤層有效應力和瓦斯流動阻力，進而提高瓦斯抽采效果，主要包括:松動爆破技術、注氣增透技術、水力割縫技術、水力沖孔技術等。這些技術都表現出良好的卸壓、增透、增流作用，但在現場規模化應用中受到諸多因素的制約，這里歸納為以下幾點:①某些技術直接作用于強突出的原始煤層，形成劇烈擾動，極易誘發噴孔等動力現象;②某些技術采用的高能介質不可控，施工安全性難以保障；③工藝繁瑣復雜，有效影響半徑小，區域增透效果不理想;④單一技術適用條件有限，難以滿足不同條件煤體的增透要求。因此，迫切需要研究新的卸壓增透技術，在整合現有技術優勢的基礎上，破解單一技術的局限性，擴展增透技術的適用范圍，提高區域煤體的瓦斯抽采效果。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種工藝簡單、安全可靠，破解單一技術的局限性，能有效擴展增透技術的適用范圍，提高區域煤體瓦斯抽采效果的高瓦斯突出煤層“鉆-沖-割”耦合卸壓增透方法。
[0004]為實現上述目的，本發明的高瓦斯突出煤層“鉆-沖-割”耦合卸壓增透方法，根據鉆孔施工所處的不同位置分階段調節水射流進水壓力，鉆進時，控制水射流分別進行低壓水流鉆進和中壓水流沖孔，退鉆時，進行高壓水流割縫，按低、中、高壓水流逐級卸壓，實現穿層鉆孔內部“鉆-沖-割”耦合卸壓增透一體化作業，具體步驟如下:
[0005]a.從底板巖巷向煤層預抽區域布置多個穿層鉆孔；
[0006]b.采用壓控一體化鉆頭逐一施工預抽區域布置的多個穿層鉆孔，在壓控一體化鉆頭未鉆進至煤層時，采用3_5MPa的低壓水射流輔助鉆進、排渣，加快鉆進速度的同時起到降塵作用；
[0007]c.當壓控一體化鉆頭鉆進達煤層底板進入煤層時，調高水射流壓力至8_12MPa，采用中壓水射流在煤層進行沖孔，由于壓控一體化鉆頭在鉆進過程中前方受壓，壓控一體化鉆頭側面的噴嘴受壓關閉，水射流僅通過前部噴嘴沖刷前方煤體，隨著破碎煤體的排出，煤層內形成卸壓孔洞，初步釋放煤體內能；
[0008]d.對鉆孔口的出煤情況進行觀察，判斷煤層賦存情況，當鉆孔穿過煤層后停止鉆進；
[0009]e.進行退鉆，在退鉆的過程中，進一步增高水射流的水壓，采用15_25MPa的高壓水射流切割煤體，由于壓控一體化鉆頭前方不再受壓，前部噴嘴關閉，側面噴嘴張開，水射流僅從側面噴嘴噴出，在煤層內退鉆的過程中，完成一個個水力割縫槽，從而實現煤體均勻卸壓；
[0010]f.當煤層內水力割縫完成后，形成具有特殊形態的穿層抽采鉆孔，停止向壓控一體化鉆頭輸送高壓水，保持旋轉的同時將壓控一體化鉆頭和鉆桿退出鉆孔。
[0011]有益效果:本發明針對現存的多種鉆孔卸壓增透措施存在的強突出的原始煤層直接施工易誘發噴孔、高能介質不可控安全性差、工藝繁瑣復雜、有效影響半徑小、區域增透效果不理想以及單一技術適用條件有限，難以滿足不同條件煤體的增透要求等問題，通過將水力沖孔和水力割縫的有機結合，利用“鉆-沖-割”專用裝備，實現鉆孔內部“低壓鉆進-中壓沖孔-高壓割縫”的耦合作業，使預抽區域煤體發生形變、位移，形成網絡化裂隙，為瓦斯解吸流動提供通道，擴大單孔卸壓影響范圍，增加煤層透氣性，使瓦斯更易抽出，提高瓦斯抽采效率。在采用穿層鉆孔預抽煤層瓦斯措施基礎上，結合了水力沖孔與水力割縫的技術優勢，實現了“低壓鉆進-中壓沖孔-高壓割縫”的耦合一體化作業，提高卸壓鉆孔的影響范圍；“鉆-沖-割”耦合卸壓后預抽區域煤體發生形變、位移，形成網絡化裂隙，為瓦斯解吸流動提供通道，使瓦斯更易抽出；通過控制水射流進行逐級卸壓，可以逐漸釋放煤體內能，消除噴孔發生的動力，保障施工的安全性;應用該方法可以擴大單孔卸壓影響范圍，增加煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率，進而減少預抽鉆孔數量，縮短預抽時間，且施工工藝簡單，裝備安全可靠，對不同賦存狀態的煤層均具有良好的適應性。本發明可以使穿層鉆孔數減少32.5%，穿層鉆孔長度減少42.9%，煤巷區域消突效果顯著，掘進速度明顯提高，起到了良好的卸壓增透效果，為高突煤層瓦斯抽采提供了可靠的技術保障，具有極好的推廣價值。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的穿層鉆孔布置示意圖。
[0013]圖2(a)是本發明的低壓鉆進時結構示意圖；
[0014]圖2(b)是本發明的中壓沖孔時結構示意圖；
[0015]圖2(c)是本發明的高壓割縫時結構示意圖。
[0016]圖中:1-底板巖巷，2-煤層，3-穿層鉆孔，4-煤巷，5-煤層底板，6_煤層頂板，7_壓控一體化鉆頭，8-鉆桿，9-卸壓孔洞，10-卸壓縫槽，11 -具有特殊形態的穿層抽采鉆孔。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的描述:
[0018]本發明的高瓦斯突出煤層“鉆-沖-割”耦合卸壓增透方法，根據鉆孔施工所處的不同位置分階段調節水射流進水壓力，鉆進時，控制水射流分別進行低壓水流鉆進和中壓水流沖孔，退鉆時，進行高壓水流割縫，按低、中、高壓水流逐級卸壓，實現穿層鉆孔3內部“鉆-沖-割”耦合卸壓增透一體化作業，具體步驟如下:
[0019]a.從底板巖巷1向煤層2預抽區域布置多個穿層鉆孔3;
[0020]b.采用壓控一體化鉆頭7逐一施工預抽區域布置的多個穿層鉆孔3，在壓控一體化鉆頭7未鉆進至煤層2時，采用3-5MPa的低壓水射流輔助鉆進、排渣，加快鉆進速度的同時起到降塵作用；
[0021]c.當壓控一體化鉆頭7鉆進達煤層底板5進入煤層2時，調高