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专利号: 2022113670311
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种低渗煤层增透方法,其特征在于,具体包括以下步骤;

步骤一:构建煤层复杂钻孔网络;

S11,针对煤瓦斯富集以及瓦斯压力高的煤层区域,按照与回采工作面平行的方式在回风巷或运输巷内的侧面上确定多层钻孔位置;

S12,按照从巷道底部向巷道上部的方式依次钻取水平钻孔(1),在完成下一层一组水平钻孔(1)之后,将钻孔位置垂直向移动,然后进行上一层水平钻孔(1)的钻取作业;

S13,在已经形成的水平钻孔(1)内,沿水平钻孔(1)长度方向,采用水力喷射侧钻的方式沿竖直向上和与水平钻孔(1)垂直的水平方向钻出多组竖直钻孔(2)以及侧向钻孔(3),利用竖直钻孔(2)将上下两层相邻的水平钻孔(1)相互连通,利用侧向钻孔(3)将同一层相邻的水平钻孔(1)相互连通;该过程中,利用钻孔作业过程中所释放的应力作用于钻孔周围的煤层(6),使煤层(6)变形破裂并形成钻孔裂隙带,并在煤层(6)内形成由水平钻孔(1)‑竖直钻孔(2)‑侧向钻孔(3)组成的复杂钻孔网路;

步骤二:地面钻顶板水平井;

采用地面钻进方式,在顶板(4)下部钻出顶板水平井(5),并使顶板水平井(5)的水平段与煤层(6)平行;

步骤三:连通顶板水平井与煤层复杂钻孔网络;

待顶板水平井(5)钻成后,采用水力喷射侧钻方式在最上层的各个水平钻孔(1)内向上钻出对应的竖直连通孔(7),使竖直连通孔(7)连通最上层的水平钻孔(1)与顶板水平井(5)的水平段,并在煤层(6)与顶板(4)内形成复杂钻孔网络‑竖直连通孔(7)‑顶板水平井(5)相互连通的复杂井网通道;

步骤四:投放液态助燃剂;

在井下运输巷或回风巷内对煤层(6)内水平钻孔(1)进行封堵,然后通过顶板水平井(5)从地面向煤层(6)内投放液态助燃剂(8),使液态助燃剂(8)通过顶板水平井(5)及竖直连通孔(7)进入到煤层(6)内,经煤层(6)内部水平钻孔(1)、竖直钻孔(2)和侧向钻孔(3)流入煤层(6)各个区域中,同时,使部分液态助燃剂(8)通过钻孔周围的裂隙进入煤层(6)内部;

步骤五:燃爆致裂;

通过顶板水平井(5)对煤层(6)内甲烷进行预抽采,并实时监测甲烷浓度,待抽采出甲烷浓度超过80%后,关闭顶板水平井(5)的地面井口(9),然后对煤层复杂钻孔网络内甲烷‑助燃剂混合物进行电击点火,引燃引爆煤层复杂钻孔网络内的甲烷‑助燃剂混合物,利用甲烷与助燃剂燃烧爆炸过程中产生的高气压冲击煤层(6),促使复杂钻孔网络周围煤层(6)形成大尺度裂缝(10),并进一步沟通复杂钻孔网络周围因应力释放形成的裂隙带;

步骤六:构建多尺度甲烷抽采系统;

多次重复进行步骤四和五,不断在煤层(6)内进行助燃剂投放与燃爆致裂作业,促进复杂钻孔网络周围裂缝不断扩展延伸,进一步增大裂缝复杂性与延伸距离,最终在煤层(6)内形成天然裂缝‑大尺度裂缝(10)‑煤层复杂钻孔网络‑竖直连通孔(7)‑顶板水平井(5)多尺度甲烷抽采系统。

2.根据权利要求1所述的一种低渗煤层增透方法,其特征在于,在步骤五中,在监测甲烷浓度的同时,还同步对甲烷的组分进行监测。

3.根据权利要求1或2所述的一种低渗煤层增透方法,其特征在于,在步骤一中,煤层区域中煤层(6)的厚度不小于2m。

4.根据权利要求3所述的一种低渗煤层增透方法,其特征在于,在步骤一中的S11中,确保不同层钻孔位置距离巷道底部的高度不同。