CN105298462A - 一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法 - Google Patents
一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，适用于高瓦斯低透气性煤层瓦斯的高效抽采。首先利用钻机从底抽巷向煤层施工压裂放电钻孔，然后使用水力压裂技术在压裂放电钻孔中形成裂隙，再利用高压电脉冲放电器在水中放电产生的冲击波作用于煤体，产生大量裂缝并促进原始裂隙的二次扩展和贯通，同时，通过水力压裂过程中压力的不断上升以及脉冲波重复冲击煤体的协同作用，使煤层中的裂隙不断发育并形成裂隙网络，为瓦斯的运移提供了良好的通道，煤层的透气性显著增强，从而实现了瓦斯的高效抽采。
Description
技术领域
本发明涉及一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，尤其适用于煤矿井下高瓦斯低渗透性煤层区域瓦斯的治理。
背景技术
我国煤矿地质条件复杂，且大部分为高瓦斯、低透气性煤层，普通方法抽采瓦斯难度较大，在开采过程中瓦斯涌出量大，瓦斯突出和瓦斯******威胁日益严峻。因此，对煤层实施人工致裂增透、提高瓦斯抽采浓度和抽采效率，是有效防止煤矿瓦斯灾害、保障煤矿安全生产的重要手段。
目前，以水力压裂为代表的水力化措施越来越多的在我国煤矿区域瓦斯治理工作中运用，也取得了一定的效果。但由于煤矿井下地质条件复杂，单一的水力压裂措施在煤层内形成的裂隙数量少，卸压增透效果有限，抽采效率不高，难以满足煤矿正常的开采需求。
发明内容
技术问题：本发明目的是针对现有技术中的存在的不足，提供一种方法简单、操作方便、效果好的底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法。
技术方案：本发明的底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，包括如下步骤：
a、在底抽巷内向煤层方向施工压裂放电钻孔，直至压裂放电钻孔穿过煤层顶板0.5m处停止钻进；
b、采用前端安装有高压脉冲放电器的压裂钢管，从压裂放电钻孔中送至煤层的中间位置，在压裂钢管的后端距压裂放电钻孔孔口处2～3m处安装封孔器；在压裂钢管的后端连接高压胶管；
c、将连接高压脉冲放电器的高压电缆与底抽巷内的防爆开关一端连接，防爆开关另一端连接到高压脉冲电源上，通过高压胶管将压裂钢管与底抽巷内的高压水泵相连，所述高压胶管上装有压力表和阀门；
d、打开阀门，通过高压水泵向压裂放电钻孔内注水，待高压胶管上的压力表示数达到5Mpa时，停止向压裂放电钻孔内注入水，关闭阀门；
e、打开防爆开关，通过高压脉冲电源向高压脉冲放电器充电，使高压脉冲放电器在水中放电，形成的冲击波作用于煤体，产生新的裂隙并使原始裂隙扩展，放电50～90次后断开防爆开关；
f、再次开启高压水泵，向压裂放电钻孔继续注水，使压力继续增高，当压力表示数增高5Mpa时，停止向压裂放电钻孔注水；
g、重复步骤e和f多次，使压力不断增高，直至示数达到50Mpa时，停止注水，打开阀门，将压裂放电孔内卸压；将压裂钢管、高压脉冲放电器和封孔器退出压裂放电钻孔，然后将压裂放电钻孔连至瓦斯抽采管网抽采瓦斯。
所述的高压脉冲放电器的放电电压为20-150KV，放电频率为5-60Hz。
有益效果：本发明通过将水力压裂技术和高压电脉冲技术结合起来，利用高压电脉冲放电器在水中放电产生的球面冲击波，在水中形成强大的冲击波，在煤层内形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展，从而有效增加煤层内的裂缝数量，延伸原生裂缝的长度，增加煤层透气性，有效提高瓦斯抽采效率。作用于水力压裂产生的裂隙后，可促进裂隙的二次扩展和贯通，并增加了煤层内的裂缝数量。通过水力压裂和高压电脉冲的协同作用，煤层中的裂隙不断发育并形成裂隙网络，为瓦斯的运移提供了良好的通道，煤层的透气性显著增强，从而实现了瓦斯的高效抽采。其方法简单，实用性强，对高瓦斯、低透气性煤层的区域瓦斯治理具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的具体实施方法示意图；
图中：1－底抽巷，2－煤层，3－顶板，4－压裂放电钻孔，5－压裂钢管，6－高压脉冲放电器，7－封孔器，8－高压电缆，9－防爆开关，10－高压脉冲电源，11－高压胶管，12－压力表，13－高压水泵，14－阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，具休步骤如下：
a、在底抽巷1内向煤层2方向施工压裂放电钻孔4，直至压裂放电钻孔4穿过煤层2顶板3距离0.5m处停止钻进；
b、在压裂钢管5的前端安装一高压脉冲放电器6，然后将前端安装有高压脉冲放电器6的压裂钢管5从压裂放电钻孔4中送至煤层2的中间位置，在压裂钢管5的后端距压裂放电钻孔4孔口处2～3m处安装封孔器7；在压裂钢管5的后端连接高压胶管11；
c、将连接高压脉冲放电器6的高压电缆8与底抽巷1内的防爆开关9一端连接，防爆开关9另一端连接到高压脉冲电源10上，通过高压胶管11将压裂钢管5与底抽巷1内的高压水泵13相连，所述高压胶管11上装有压力表12和阀门14；
d、打开阀门14，通过高压水泵13向压裂放电钻孔4内注水，待高压胶管11上的压力表12示数达到5Mpa时，停止向压裂放电钻孔4内注入水，关闭阀门14，高压水作用于煤体上，使煤体产生大量裂隙；
e、打开防爆开关9，通过高压脉冲电源10向高压脉冲放电器6充电，使高压脉冲放电器6在水中放电，根据现场实际情况设定放电电压，放电电压为20-150KV，放电频率为5-60Hz，高压强电场通过液体，由于巨大的能量瞬间释放于放电通道内，通道中的液体迅速汽化、膨胀并产生强大的冲击波作用于煤体，产生新的裂隙并使原始裂隙扩展，放电50～90次后断开防爆开关9；
f、再次开启高压水泵13，向压裂放电钻孔4继续注水，使压力在原有压的基础上继续增高，当压力表12示数增高5Mpa时，停止向压裂放电钻孔4注水；
g、重复步骤e和f多次，使注水压力不断增高，直至压力表示数达到50Mpa时，停止注水，打开阀门14，对压裂放电孔4卸压；卸压后将压裂钢管5、高压脉冲放电器6和封孔器7退出压裂放电钻孔4，然后将压裂放电钻孔4连至瓦斯抽采管网进行抽采瓦斯。
Claims (2)
1.一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，其特征在于包括如下步骤：
a、在底抽巷（1）内向煤层（2）方向施工压裂放电钻孔（4），直至压裂放电钻孔（4）穿过煤层（2）顶板（3）0.5m处停止钻进；
b、采用前端安装有高压脉冲放电器（6）的压裂钢管（5），从压裂放电钻孔（4）中送至煤层（2）的中间位置，在压裂钢管（5）的后端距压裂放电钻孔（4）孔口处2～3m处安装封孔器（7）；在压裂钢管（5）的后端连接高压胶管（11）；
c、将连接高压脉冲放电器（6）的高压电缆（8）与底抽巷（1）内的防爆开关（9）一端连接，防爆开关（9）另一端连接到高压脉冲电源（10）上，通过高压胶管（11）将压裂钢管（5）与底抽巷（1）内的高压水泵（13）相连，所述高压胶管（11）上装有压力表（12）和阀门（14）；
d、打开阀门（14），通过高压水泵（13）向压裂放电钻孔（4）内注水，待高压胶管（11）上的压力表（12）示数达到5Mpa时，停止向压裂放电钻孔（4）内注入水，关闭阀门（14）；
e、打开防爆开关（9），通过高压脉冲电源（10）向高压脉冲放电器（6）充电，使高压脉冲放电器（6）在水中放电，形成的冲击波作用于煤体，产生新的裂隙并使原始裂隙扩展，放电50~90次后断开防爆开关（9）；
f、再次开启高压水泵（13），向压裂放电钻孔（4）继续注水，使压力继续增高，当压力表（12）示数增高5Mpa时，停止向压裂放电钻孔（4）注水；
g、重复步骤e和f多次，使压力不断增高，直至示数达到50Mpa时，停止注水，打开阀门（14），将压裂放电孔（4）内卸压；将压裂钢管（5）、高压脉冲放电器（6）和封孔器（7）退出压裂放电钻孔（4），然后将压裂放电钻孔（4）连至瓦斯抽采管网抽采瓦斯。
2.根据权利要求1所述的一种底抽巷高功率电爆震辅助水力压裂煤层增透方法，其特征在于：所述的高压脉冲放电器（6）的放电电压为20-150KV，放电频率为5-60Hz。
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