CN112593936A - 一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，确定目标岩层位置；在地面施工水平井，立井至目标岩层处开始造斜；然后对目标岩层进行钻进射孔，射孔后进行压裂；岩层压裂结束后，进行延伸立井、造斜至煤层中心线；至煤层中心线后进行煤层水力分段压裂；水力压裂结束后进行抽去瓦斯或排水；本发明的防治方法能在区域防治冲击地压的基础上，实现瓦斯、水、煤尘、地热的综合区域治理，实现一井两用，重复利用立井段，施工2个L型水平井，减少了施工立井的费用，同时通过在地面建立瓦斯抽放站，实现了煤层全生命周期的抽放，真正实现瓦斯零排放。
Description
技术领域
本发明属于深部矿井煤炭开采技术领域，涉及一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法。
背景技术
冲击地压作为深部矿井煤炭开采面临的主要灾害之一，近几年在国内已愈演愈烈，对矿井、人员造成了不可估量的损失。而目前区域治理措施除优化开采布局、开采保护层外，其他措施防治效果不明显，同时深部冲击地压矿井往往伴随有高瓦斯、热害等多种灾害，如何区域性的综合解决多灾害已成为煤矿领域的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，能够实现冲击地压、瓦斯、煤尘、水害多灾害区域超前综合防治，实现矿井安全高效开采。
本发明所采用的技术方案是，一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，确定目标岩层位置；
步骤2，在地面施工水平井，立井施工至目标岩层上方处开始造斜、水平钻进至目标岩层；
步骤3，然后对目标岩层进行钻进射孔，射孔后进行压裂；
步骤4，岩层压裂结束后，进行延伸立井、造斜、水平钻进至煤层中心线；
步骤5，至煤层中心线后进行煤层水力分段压裂；
步骤6，经步骤5水力压裂期间及压裂结束后进行抽排瓦斯或排水。
本发明的特点还在于：
其中步骤1中确定目标岩层位置的具体方法为：根据矿井地质综合柱状图、跨落带和裂隙带高度、微震事件震源位置，确定矿井覆岩关键层位置，覆岩关键层为水力压裂目标岩层；
其中步骤3中，利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在L型水平井水平段定向长距离水平钻进射孔，将水平段布置于覆岩关键层的下部，射孔口在两级封隔器中注入高压水进行压裂，整体采用后退式进行压裂；
其中步骤4中，经步骤3岩层段水力压裂完成后，继续在立井段往下钻进后造斜水平钻进至煤层中心，利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在煤层中间定向长距离水平钻进；
其中步骤5的具体内容为：经步骤4钻进到达指定位置后进行煤层水力分段压裂，视煤层厚度、硬度减少射弹孔药量或不采用射弹，直接在两级封隔器之间注入高压水进行压裂；
其中步骤6的具体内容为：步骤5水力压裂期间及压裂后，地面瓦斯抽放站和井下瓦斯抽放管配合进行预抽煤体瓦斯，当采煤工作面推采过压裂段时，地面瓦斯抽放站可通过立井段继续抽放采空区内瓦斯；
若矿井含水层位于垮落带、裂隙带两带范围内，通过在覆岩关键层施工地面水平井分段压裂，导通裂隙水或者含水层，利用地质雷达法、地震反射法精准确定压裂区域主裂隙最低点，向该处施工定向顶板***，***后将顶板水引入巷道排水沟内，进行排放水工作。
本发明的有益效果是：
本发明的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法能在区域防治冲击地压的基础上，实现瓦斯、水、煤尘、地热的综合区域治理，实现一井两用，重复利用立井段，施工2个L型水平井，减少了施工立井的费用，同时通过在地面建立瓦斯抽放站，实现了煤层全生命周期的抽放，真正实现瓦斯零排放。
附图说明
图1是本发明的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法实施场景图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，确定目标岩层位置：
根据矿井地质综合柱状图、跨落带和裂隙带高度、微震事件震源位置，确定矿井覆岩关键层位置，覆岩关键层为水力压裂目标岩层；
步骤2，在地面施工L型水平井，立井施工至目标岩层上方处开始造斜、水平钻进至目标岩层；
步骤3，然后对目标岩层进行钻进射孔，射孔后进行压裂：
利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在L型水平井水平段定向长距离水平钻进射孔，将水平段布置于覆岩关键层的下部，射孔口在两级封隔器中注入高压水进行压裂，整体采用后退式进行压裂；
根据材料力学受压构件承载力分析，覆岩关键层上部受压力，下部受拉力，将水平段布置于覆岩关键层下部，可以将下部预先压裂出若干规则裂隙，当水力压裂段位于采空区时，受上覆岩层自重影响，覆岩关键层可以沿水力压裂裂隙规则断裂，避免岩层大面积悬顶突然断裂诱发冲击地压；
步骤4，岩层压裂结束后，进行延伸立井、造斜至煤层中心线：
经步骤3岩层段水力压裂完成后，撤出相关仪器，继续在立井段往下钻进后造斜水平钻进至煤层中心，利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在煤层中间定向长距离水平钻进；
步骤5，至煤层中心线后进行煤层水力分段压裂：
经步骤4钻进到达指定位置后进行煤层水力分段压裂，视煤层厚度、硬度减少射弹孔药量或不采用射弹，直接在两级封隔器之间注入高压水进行压裂；产生裂隙，增加煤体渗透性，提高瓦斯抽放量；
步骤6，经步骤5水力压裂期间及压裂后进行抽排瓦斯或排水：如图1所示；
步骤5水力压裂期间及压裂后，地面瓦斯抽放站和井下瓦斯抽放管按照有关规定提前若干月预抽煤体瓦斯，当采煤工作面推采过压裂段时，地面瓦斯抽放站可通过立井段继续抽放采空区内瓦斯，最终实现瓦斯零排放；
若矿井含水层位于垮落带、裂隙带两带范围内，将会导致岩体水通过岩体破断裂隙流入工作面造成透水事故，通过在覆岩关键层施工地面水平井分段压裂，导通裂隙水或者含水层，利用地质雷达法、地震反射法精准确定压裂区域主裂隙最低点，向该处施工定向顶板***，***后将顶板水引入巷道排水沟内，提前进行排放水工作。
Claims (6)
1.一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，确定目标岩层位置；
步骤2，立井施工至目标岩层上方处开始造斜、水平钻进至目标岩层；
步骤3，然后对目标岩层进行钻进射孔，射孔后进行压裂；
步骤4，岩层压裂结束后，进行延伸立井、造斜、水平钻进至煤层中心线；
步骤5，至煤层中心线后进行煤层水力分段压裂；
步骤6，经步骤5水力压裂期间及压裂结束后进行抽排瓦斯或排水。
2.根据权利要求1所述的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，所述步骤1中确定目标岩层位置的具体方法为：根据矿井地质综合柱状图、跨落带和裂隙带高度、微震事件震源位置，确定矿井覆岩关键层位置，覆岩关键层为水力压裂目标岩层。
3.根据权利要求1所述的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，所述步骤3中，利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在L型水平井水平段定向长距离水平钻进射孔，将水平段布置于覆岩关键层的下部，射孔口在两级封隔器中注入高压水进行压裂，整体采用后退式进行压裂。
4.根据权利要求1所述的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，所述步骤4中，经步骤3岩层段水力压裂完成后，继续在立井段往下钻进后造斜水平钻进至煤层中心，利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头在煤层中间定向长距离水平钻进。
5.根据权利要求1所述的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，所述步骤5的具体内容为：经步骤4钻进到达指定位置后进行煤层水力分段压裂，视煤层厚度、硬度减少射弹孔药量或不采用射弹，直接在两级封隔器之间注入高压水进行压裂。
6.根据权利要求1所述的一种深部矿井多灾害区域超前综合防治方法，其特征在于，所述步骤6的具体内容为：步骤5水力压裂期间及压裂后，地面瓦斯抽放站和井下瓦斯抽放管配合进行预抽煤体瓦斯，当采煤工作面推采过压裂段时，地面瓦斯抽放站可通过立井段继续抽放采空区内瓦斯；
若矿井含水层位于垮落带、裂隙带两带范围内，通过在覆岩关键层施工地面水平井分段压裂，导通裂隙水或者含水层，利用地质雷达法、地震反射法精准确定压裂区域主裂隙最低点，向该处施工定向顶板***，***后将顶板水引入巷道排水沟内，进行排放水工作。
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