本发明专利技术公开了一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，该方法的具体步骤为：在煤层上利用钻机形成钻孔；用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20‑40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。本发明专利技术提供的煤层压裂方法，压裂效果好，安全性高。
【技术实现步骤摘要】
一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置
本专利技术涉及瓦斯抽采
，具体为一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置。
技术介绍
根据煤矿瓦斯治理十二字方针，我国从强化瓦斯综合治理，鼓励瓦斯治理新技术的应用等方面给予极大的政策支持。穿层钻孔预抽瓦斯是煤与瓦斯突出矿井防治煤巷掘进及采面回采时突出的主要措施，也是高瓦斯煤层降低煤层瓦斯涌出量，解决采掘过程中瓦斯超限的常用方法。如何增大钻孔的影响范围，提高钻孔的预抽效果，一直是人们十分期望解决的问题。国内外采用的方法不少，密集钻孔抽放、水力冲孔、扩大钻孔直径等是其中有效的手段，但是大量试验和理论研究表明，随着煤层开采深度的增加，地应力不断增大，煤层渗透率随之减小，从而导致密集钻孔抽放、水力冲孔方法因泄压面积有限而抽采效率不高。另外，施工大直径钻孔面临着垮孔严重、排渣困难、有效孔段长度短以及钻机负荷急剧增大等技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，该方法的具体步骤为：S1、在煤层上利用钻机形成钻孔；其中，采用钻孔设备在煤层上施工钻孔，并且钻孔设备位于巷道内，在采用钻孔设备在煤层上钻孔时，需要从巷帮向煤层打孔；S2、用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；其中，为避免向钻孔注入液体的时候，液体从操作端流出，采用封孔装置对钻孔进行封孔，封孔材料可以为水泥砂浆、木楔黄泥或聚氨酯泡沫。S3、采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20-40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；S4、将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；S5、对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。进一步的，抽气点与注气点之间若有距离时，可先在煤层中建立瓦斯抽气，以形成氯气定向驱赶瓦斯的气流通道，若将该距离视为一段通道的话，则可通过设备及管阀系统形成闭环回路，对瓦斯进行氯化反应处理。进一步的，可通过管阀系统，定时互换注气点与抽气点。进一步的，所述混合压裂液包括压裂液、支撑剂和静态压裂剂，所述静态压裂剂包括外壳和包裹在所述外壳内的静态破碎剂，所述压裂液用于压裂所述煤层以在所述煤层中形成裂隙，使所述支撑剂和所述静态压裂剂进入所述裂隙，所述支撑剂用于支撑所述裂隙，所述静态压裂剂用于在所述外壳水解后将所述静态破碎剂释放到所述裂隙中，以使所述静态破碎剂吸水膨胀，扩展所述裂隙形成所述裂隙网。进一步的，所述外壳为明胶外壳，所述明胶为水溶性明胶、改性明胶或水溶性明胶聚合物。进一步的，所述静态破碎剂为氧化钙系静态破碎剂、氧化镁系静态破碎剂或硅酸盐系静态破碎剂。进一步的，所述压裂液为氯化钾盐水、活性水、低阻活性水、煤层水或清洁压裂液，所述支撑剂为硅酸铝系支撑剂、铝矾土系支撑剂或硅酸锆系支撑剂。一种提高煤矿瓦斯抽采效果的装置，包括抽气装置、氯气发生装置、气体压缩机装置、储气罐及监测系统、管网系统、化学反应装置、管道功能互换装置以及废气化学回收系统，其中氯气发生装置可以直接用氯化钠产生氯气，也可以是将液氯转化为氯气。进一步的，所述化学反应装置中采用催化剂及各种光照、加热、超声波、微波、同位素辐射的一种或多种组合的化学催化方式以加快反应。进一步的，可采用内外管同心的双通道管，使注气与抽气设置在同一钻孔内。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1)、本专利技术通过在煤层上施工钻孔，并用封孔材料对上述钻孔进行封孔，进而向上述封孔后的钻孔注入混合压裂液，以使上述煤层在上述混合压裂液的作用下形成裂隙网，其中，上述混合压裂液包括压裂液、支撑剂和静态压裂剂；上述静态压裂剂包括外壳和包裹在上述外壳内的静态破碎剂；上述压裂液用于压裂上述煤层以在上述煤层中形成裂隙，使上述支撑剂和上述静态压裂剂进入上述裂隙；上述支撑剂用于支撑上述裂隙；上述静态压裂剂用于在上述外壳水解后将上述静态破碎剂释放到上述裂隙中，以使上述静态破碎剂吸水膨胀，扩展上述裂隙形成上述裂隙网。这样，通过压裂液压裂煤层，形成裂隙，支撑剂支撑裂隙，静态破裂剂扩展裂隙形成裂隙网，不仅能够增加裂隙网的存在时间，提高压裂效果，而且安全性较高。2)、本专利技术通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯的混合气体化学氯代反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性，在本专利技术化学反应系统中，是将待处理的煤层既看作“虚拟瓦斯储存罐”同时又是系统中的“虚拟管道”，为了使氯气能够驱逐、捕捉煤层中的瓦斯又不致于泄出煤层，可先在煤层中建立瓦斯抽气，以形成氯气定向驱赶瓦斯的气流通道，在氯气向煤层的注入点与瓦斯抽气点不是同一钻孔的情况下，可通过设备及管阀系统形成的闭环回路来反反复复地对煤层中的瓦斯进行氯化反应处理，还可通过管阀系统，定时互换注气点与抽气点，使煤层内压力及温度均发生正、负交替变化，促进煤层中剩余瓦斯加快释放，以便缩短化学治理时间，在结束化学处理之前，应再用抽气机将煤层中的各种化合气体尽量抽出，以减少遗害，抽出的气体通过分离、浓缩可提取出化工产品。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法的流程图；图2为应用本专利技术提供的煤层压裂方法形成的封孔后的钻孔的示意图；图3为本专利技术一种提高煤矿瓦斯抽采效果的装置的结构示意图；图4为本专利技术一种提高煤矿瓦斯抽采效果的装置中化学反应装置内部组合催化方式示意图。图中：1、封孔后的钻孔，2、封孔材料，3、管路，4、高压输液泵，5、瓦斯真空泵，6、氯气发生器，7、空气压缩机，8、化学反应装置，9、管网互换装置，10、瓦斯储罐，11、混合气储罐，12、检测传感器，13、管网，14、废气化学回收装置，15、化学催化反应器，16、光照催化，17、微波催化，18、超声催化，19、同心双通道管道，20、化工产品。各类阀门均在括号中作排序。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1-图2所示，一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，该方法的具体步骤为：S1、在煤层上利用钻机形成钻孔；其中，采用钻孔设备在煤层上施工钻孔，并且钻孔设备位于巷道内，在采用钻孔设备在煤层上钻孔时，需要从巷帮向煤层打孔；S2、用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；其中，为避免向钻孔注入液体的时候，液体从操作端流出，采用封孔装置对钻孔进行封孔，封孔材料可以为水泥砂浆、木楔黄泥或聚氨酯泡沫。S3、采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20-40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：S1、在煤层上利用钻机形成钻孔；其中，采用钻孔设备在煤层上施工钻孔，并且钻孔设备位于巷道内，在采用钻孔设备在煤层上钻孔时，需要从巷帮向煤层打孔；S2、用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；其中，为避免向钻孔注入液体的时候，液体从操作端流出，采用封孔装置对钻孔进行封孔，封孔材料可以为水泥砂浆、木楔黄泥或聚氨酯泡沫，S3、采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20‑40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；S4、将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；S5、对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。
【技术特征摘要】
1.一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：S1、在煤层上利用钻机形成钻孔；其中，采用钻孔设备在煤层上施工钻孔，并且钻孔设备位于巷道内，在采用钻孔设备在煤层上钻孔时，需要从巷帮向煤层打孔；S2、用封孔材料对所述钻孔进行封孔，对所述封孔后的钻孔进行加固；其中，为避免向钻孔注入液体的时候，液体从操作端流出，采用封孔装置对钻孔进行封孔，封孔材料可以为水泥砂浆、木楔黄泥或聚氨酯泡沫，S3、采用高压输液泵向所述加固后的钻孔注入混合压裂液，并控制所述高压输液泵的注液压力为20-40MPa，使所述煤层在所述混合压裂液的作用下形成裂隙网；S4、将抽采管下放到钻孔内的封孔管中，对煤层瓦斯进行泄压抽采；S5、对煤层抽采瓦斯之后，通过专用设备及管网向仍存有瓦斯的煤层中注入高于大气压的氯气，通过氯气与瓦斯混合后的气体化学反应，来改变瓦斯的性质以降低或消除其可爆性。2.根据权利要求1所述的一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，其特征在于：抽气点与注气点之间若有距离时，可先在煤层中建立瓦斯抽气，以形成氯气定向驱赶瓦斯的气流通道，若将该距离视为一段通道的话，则可通过设备及管阀系统形成闭环回路，对瓦斯进行氯化反应处理。3.根据权利要求2所述的一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，其特征在于：可通过管阀系统，定时互换注气点与抽气点。4.根据权利要求1所述的一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法，其特征在于：所述混合压裂液包括压裂液、支撑剂和静态压裂剂，所述静态压裂剂包括外壳和包裹在所述外...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建国，高明忠，吕有厂，陈领，王满，谢晶，王英伟，李聪，仝艳军，陆彤，何志强，彭高友，
申请(专利权)人：平顶山天安煤业股份有限公司，中国平煤神马能源化工集团有限责任公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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