本發(fā)明涉及低滲透性煤層卸壓增透瓦斯治理，尤其涉及一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國煤炭開采逐步向深部延伸，由大埋深、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等因素導(dǎo)致的煤巖應(yīng)力集中、瓦斯壓力大、滲透率低等問題日趨嚴(yán)重，煤與瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)性不斷增加。大范圍提高煤層透氣性是提高煤瓦斯抽采效率與治理瓦斯災(zāi)害問題的關(guān)鍵。以提高煤層透氣性、瓦斯抽采效率，減少瓦斯異常涌出為導(dǎo)向，諸多水射流技術(shù)和膨脹材料增透技術(shù)，因其效果顯著、清潔等特點(diǎn)，逐漸成為了低滲透煤層卸壓增透、強(qiáng)化瓦斯抽采的主要技術(shù)方法。然而面對深部煤層瓦斯動力災(zāi)害的復(fù)雜性、特殊性和突變性，現(xiàn)有技術(shù)仍存在卸壓增透范圍有限、煤層瓦斯治理效率等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，充分發(fā)揮水射流和膨脹材料針對深部低滲透性、高瓦斯壓力、煤質(zhì)松軟、構(gòu)造發(fā)育煤層在大范圍卸壓增透和高費(fèi)效比改善瓦斯壓力等方面的優(yōu)勢，高效解決低滲透煤層開采中瓦斯治理難題,擴(kuò)大水射流和膨脹增透技術(shù)應(yīng)用范圍，拓展低滲透煤層瓦斯防治技術(shù)路徑，推動我國煤炭產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，保障國家能源安全。

2、一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，包括如下步驟，

3、步驟一：選取目標(biāo)煤層的中間位置，利用高壓水射流沖孔卸壓增透裝置形成水射流卸壓增透成孔，記錄孔徑、孔深、出煤量、沖孔時間，結(jié)合沖孔煤層強(qiáng)度特征、滲透性指數(shù)、埋藏特點(diǎn)與監(jiān)測瓦斯參數(shù)，判定水射流卸壓增透成孔的有效卸壓增透范圍l1，為膨脹增透鉆孔施工布置參數(shù)提供依據(jù)；

4、步驟二：根據(jù)實(shí)際情況，利用鉆機(jī)在距離水射流卸壓增透成孔的中心l1處施工多個膨脹增透鉆孔，膨脹增透鉆孔與射流成孔深度保持一致，利用膨脹劑灌注裝置將已經(jīng)配制完成的煤層增透膨脹劑注入到膨脹增透鉆孔中，注入完成后封孔，記錄膨脹劑注入量；結(jié)合煤層強(qiáng)度特征、滲透性指數(shù)、埋藏特點(diǎn)與監(jiān)測瓦斯參數(shù)，判定膨脹增透鉆孔的有效卸壓增透范圍l2；

5、步驟三：對水射流卸壓增透成孔和膨脹增透鉆孔進(jìn)行監(jiān)測,對于抽采瓦斯排出量進(jìn)行定期記錄，確定膨脹應(yīng)力與射流沖孔后圍巖應(yīng)力載荷之間的協(xié)同增透關(guān)系和膨脹劑灌注鉆孔空間位置對煤體膨脹致裂的控制效果；

6、步驟四：根據(jù)水射流卸壓增透成孔的有效卸壓增透范圍l1和膨脹增透鉆孔的有效卸壓增透范圍l2數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定水射流卸壓增透成孔和膨脹增透鉆孔的實(shí)際卸壓增透范圍與卸壓增透效果，確定水射流卸壓增透成孔之間的距離為√2（l1+l2）；

7、步驟五：在未施工區(qū)域，按照確定的水射流卸壓增透成孔之間的距離√2（l1+l2），繼續(xù)重復(fù)步驟一到步驟四中的操作，施工下一組的水射流卸壓增透成孔和膨脹增透鉆孔，對煤層進(jìn)行水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透。

8、進(jìn)一步的，步驟一和步驟二中的監(jiān)測瓦斯參數(shù)包括監(jiān)測煤層瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯抽排量。

9、進(jìn)一步的，步驟一中的膨脹增透鉆孔施工布置參數(shù)包括膨脹增透鉆孔的孔深、數(shù)量，以及膨脹增透鉆孔與水射流卸壓增透成孔的間距。

10、進(jìn)一步的，步驟三中的膨脹劑灌注鉆孔空間位置包括鉆孔的孔徑、孔深和角度。

11、進(jìn)一步的，步驟二中的施工的多個膨脹增透鉆孔設(shè)置為圍繞水射流卸壓增透成孔均勻布置。這樣均勻設(shè)置膨脹增透鉆孔能夠使的水射流增透范圍與膨脹劑增透范圍實(shí)現(xiàn)更好的疊加，充分利用兩者的煤層增透效果。

12、進(jìn)一步的，步驟二中的施工的多個膨脹增透鉆孔設(shè)置為偶數(shù)，每兩個膨脹增透鉆孔為一組，該兩個膨脹增透鉆孔沿水射流卸壓增透成孔的軸線對稱布置。

13、本發(fā)明中使用的高壓水射流沖孔裝置包括：水箱，高壓水泵，高壓水射流發(fā)生裝置，支架，所述水箱、高壓水泵、高壓水射流發(fā)生裝置依次相連；膨脹劑混合裝置與灌漿泵、膨脹劑灌注裝置依次相連。

14、本發(fā)明能夠充分發(fā)揮水射流和膨脹材料針對低滲透性、高瓦斯壓力煤層在大范圍卸壓增透和高費(fèi)效比改善瓦斯壓力等方面的優(yōu)勢，高效解決水射流卸壓與膨脹材料增透技術(shù)單一使用過程中存在的增透范圍偏小、抽采效率較低的核心問題，擴(kuò)大水射流和膨脹增透技術(shù)應(yīng)用范圍，拓展低滲透煤層瓦斯防治技術(shù)路徑。

技術(shù)特征：

1.一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，包括如下步驟，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，步驟一和步驟二中的監(jiān)測瓦斯參數(shù)包括監(jiān)測煤層瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯抽排量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，步驟一中的膨脹增透鉆孔施工布置參數(shù)包括膨脹增透鉆孔的孔深、數(shù)量，以及膨脹增透鉆孔與水射流卸壓增透成孔的間距。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，步驟三中的膨脹劑灌注鉆孔空間位置包括鉆孔的孔徑、孔深和角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，步驟二中的施工的多個膨脹增透鉆孔設(shè)置為圍繞水射流卸壓增透成孔均勻布置。

6.這樣均勻設(shè)置膨脹增透鉆孔能夠使的水射流增透范圍與膨脹劑增透范圍實(shí)現(xiàn)更好的疊加，充分利用兩者的煤層增透效果。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，其特征在于，步驟二中的施工的多個膨脹增透鉆孔設(shè)置為偶數(shù)，每兩個膨脹增透鉆孔為一組，該兩個膨脹增透鉆孔沿水射流卸壓增透成孔的軸線對稱布置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種水射流成孔與靜態(tài)膨脹劑協(xié)同增透方法，充分發(fā)揮水射流和膨脹材料針對深部低滲透性、高瓦斯壓力、煤質(zhì)松軟、構(gòu)造發(fā)育煤層在大范圍卸壓增透和高費(fèi)效比改善瓦斯壓力等方面的優(yōu)勢，高效解決低滲透煤層開采中瓦斯治理難題,擴(kuò)大水射流和膨脹增透技術(shù)應(yīng)用范圍，拓展低滲透煤層瓦斯防治技術(shù)路徑，推動我國煤炭產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，保障國家能源安全。

技術(shù)研發(fā)人員：許慎,李金龍,郭立穩(wěn),石子浩,張嘉勇,張九零,范酒源,劉尚偉,王盛川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5