一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法技术

本发明专利技术涉及一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域。该方法包括：S1：计算水力压裂煤岩层厚度，并确定水力压裂煤层层数；S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；S4：分段水力压裂近距离煤层群；S5：接入抽采管路进行瓦斯抽采。本发明专利技术利用开拓巷道提前从源头上降低瓦斯危害，实现同时联合高效抽采多个近距离煤层瓦斯，对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故、降低抽采工程量和成本、高效抽采及高效防突均具有重要意义。高效抽采及高效防突均具有重要意义。高效抽采及高效防突均具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法


[0001]本专利技术属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域，涉及一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法。

技术介绍

[0002]煤与瓦斯突出(简称“突出”)矿井分布广泛，突出灾害严重影响了煤矿的安全生产。部分煤矿区为煤层群开采，煤层群中煤层均为突出煤层且相距较近(彼此之间层间距小于20m，较近者仅有3～5m)，因此被称为近距离煤层群。有些近距离煤层群突出防治可采用保护层开采进行突出防治，防突效果也较为显著；但由于煤层之间相距较近，在上下煤层掘进煤巷过程中容易出现误揭煤层引发突出事故，煤层开采后会出现上下邻近层的瓦斯大量涌入开采层，造成瓦斯超限等事故。为此，在开采层和邻近层布置了多条煤巷和岩巷(如淮南矿区一个工作面布置了6条巷道)，并施工了大量顺层钻孔和穿层钻孔进行瓦斯抽采，这些方法虽然起到了一定作用，但存在抽采工程量大成本高、抽采难度大效率低(钻孔易变形垮塌)等问题，严重制约了煤矿的安全高效生产。
[0003]因此，亟需一种新的近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法来解决现有瓦斯抽采的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，针对近距离煤层群容易引发事故、抽采工程量大成本高、抽采难度大效率低等问题，采用定向长钻孔结合梳状分支孔一次性水力压裂近距离煤层群的联合高效抽采瓦斯方法，即在煤层开采之前利用开拓巷道在近距离煤层合理层位施工定向长钻孔结合梳状分支孔分段水力压裂，同时抽采多个煤层瓦斯，从源头上降低瓦斯危害，对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故，降低抽采工程量和成本，提高瓦斯抽采效率、高效抽采及高效防突均具有重要意义。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，包括以下步骤：
[0007]S1：计算水力压裂煤岩层厚度，并确定水力压裂煤层层数；
[0008]S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；
[0009]S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；
[0010]S4：分段水力压裂近距离煤层群；
[0011]S5：接入抽采管路进行瓦斯抽采。
[0012]进一步，步骤S1中，所述水力压裂煤岩层厚度或梳状分支孔长度L
f
的计算表达式为：
[0013]L
f
＝hz+Hz＝(h1+h2+
…
+h
n
)+(H1+H2+
…
+H
n
+H
n+1
)
[0014]其中，hz为煤层群的煤层总厚度，h
n
为第n层煤层的厚度；Hz为梳状分支孔的岩层
厚度，H
n+1
为最深部煤层的定向长钻孔施工位置与最深部煤层底板下方的距离，H1为最浅部煤层的定向长钻孔施工位置与最浅部煤层顶板上方的距离；H
n
为第n
‑
1层煤层与第n层煤层之间的层间距。
[0015]进一步，步骤S2中，定向长钻孔倾向施工排距和梳状分支孔相同。
[0016]进一步，步骤S2中，梳状分支孔施工参数包括煤层群梳状分支孔走向施工间距X
n
和倾向施工排距Y
n
，其计算表达式为：
[0017]X
n
＝Y
n
＝X1÷
K
n11/2
×
K
y
×
N
[0018]其中，X1、Y1分别为单一煤层走向、倾向压裂范围；K
n1
为n个煤层水力压裂范围间排距的煤层厚度影响系数；K
y
为岩体能量消耗系数；N为水力压裂流量增加倍数。
[0019]进一步，步骤S2中，水力压裂范围间排距的煤层厚度影响系数的计算公式为：
[0020]K
n1
＝hz/hz1＝(X1*Y1)/(X
n
*Y
n
)＝(X1/X
n
)2[0021]其中，hz1为单一层煤层煤层厚度，hz为煤层群的煤层总厚度。
[0022]进一步，步骤S3中，同一组上下两个定向长钻孔的4个封隔器均位于定向长钻孔中，且距离梳状分支孔孔口1m处。
[0023]进一步，步骤S4中，连接同一组上下2个定向长钻孔压裂泵组的水压的计算关系式为：
[0024]P1＝P2+π*r2*L
f2
*ρ*g
[0025]其中，P1、P2分别为水力压裂泵组Ⅰ和水力压裂泵组Ⅱ的水力压裂压力，所述水力压裂泵组Ⅰ与施工在煤层群最深部煤层底板岩层下方的定向长钻孔Ⅰ连接，所述水力压裂泵组Ⅱ与施工在煤层群最浅部煤层顶板岩层上方的定向长钻孔Ⅱ连接。使用两个水力压裂泵组同时对梳状分支孔进行水力压裂，使水力压裂流量增加了1倍。r为梳状分支孔的半径；L
f
为水力压裂煤岩层厚度；ρ为水的密度。
[0026]本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用开拓巷道提前从源头上降低瓦斯危害，实现同时高效抽采多个近距离煤层瓦斯，对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故、降低抽采工程量和成本、提高瓦斯抽采效率、高效抽采及高效防突均具有重要意义。
[0027]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0029]图1为本专利技术的近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法流程图；
[0030]图2为水力压裂煤层层数计算示意图；
[0031]图3为定向长钻孔及梳状分支孔施工参数计算平面示意图；
[0032]图4为定向长钻孔及梳状分支孔施工参数计算剖面示意图；
[0033]图5为梳状分支孔水力压裂工艺示意图；
[0034]图6为梳状分支孔水力压裂效果示意图。
[0035]附图标记：1为定向长钻孔Ⅰ(施工在最深部煤层底板岩层下方)，2为定向长钻孔Ⅱ(施工在最浅部煤层顶板岩层上方)，3为梳状分支孔，4为煤层，5为开拓上下山巷道，6为前端封隔器Ⅰ，7为后端封隔器Ⅰ，8为前端封隔器Ⅱ，9为后端封隔器Ⅱ，10为水力压裂泵组Ⅰ，11为水力压裂泵组Ⅱ。
具体实施方式
[0036]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：计算水力压裂煤岩层厚度，并确定水力压裂煤层层数；S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；S4：分段水力压裂近距离煤层群；S5：接入抽采管路进行瓦斯抽采。2.根据权利要求1所述的近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，其特征在于，步骤S1中，所述水力压裂煤岩层厚度或梳状分支孔长度L
f
的计算表达式为：L
f
＝hz+Hz＝(h1+h2+
…
+h
n
)+(H1+H2+
…
+H
n
+H
n+1
)其中，hz为煤层群的煤层总厚度，h
n
为第n层煤层的厚度；Hz为梳状分支孔的岩层厚度，H
n+1
为最深部煤层的定向长钻孔施工位置与最深部煤层底板下方的距离，H1为最浅部煤层的定向长钻孔施工位置与最浅部煤层顶板上方的距离；H
n
为第n
‑
1层煤层与第n层煤层之间的层间距。3.根据权利要求1所述的近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，其特征在于，步骤S2中，定向长钻孔倾向施工排距和梳状分支孔相同。4.根据权利要求1或3所述的近距离煤层群瓦斯联合高效抽采方法，其特征在于，步骤S2中，梳状分支孔施工参数包括煤层群梳状分支孔走向施工间距X
n
和倾向施工排距Y
n
，其计算表达式为：X
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，孙娈娈，徐遵玉，徐军见，李生舟，刘军，李成成，牛心刚，李思乾，陆占金，季飞，刘怀付，任启寒，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：