一種煤礦主動式區域性防治衝擊地壓的方法
2023-05-29 14:37:31 1
專利名稱：一種煤礦主動式區域性防治衝擊地壓的方法
技術領域：
本發明涉及一種煤層遠程主動式區域性卸壓防衝的方法。
背景技術：
煤礦衝擊地壓是指掘進和開採過程中煤體或巖體瞬間突出，造成人員傷亡和巷道、設備損壞，甚至地面產生震動的災害性動力現象。煤礦衝擊地壓的控制仍屬於國際性難題，每年因衝擊地壓損壞巷道數千米，造成了很多人員傷亡事故，帶來的直接經濟損失數十億元，影響了近百億噸深部煤炭資源的安全高效開採。因此，改變煤層衝擊傾向性技術，對攻克衝擊地壓防治的國際性難題，具有重要的科學價值。目前國內外採用的主要是局部卸壓防衝技術，如爆破、鑽孔、注水等，工程量浩大，安全得不到保證。本發明提出一種在掘進和開採前實施遠程改變煤層衝擊傾向性的區域性主動防衝方法，能夠實現防衝的目標。技術思路描述遠程改變煤層衝擊傾向性主動式區域性防衝方法掘進前，通過施工長度達到千米以上的長鑽孔群，實施高壓致裂，形成一定寬度的，保障掘進和回採期間的防衝安全。屬於區域性防衝技術領域。煤礦中，對於高應力煤層或高瓦斯煤層，不能直接進行開採，必須對煤層進行預處理，如施工卸壓鑽孔或者施工瓦斯抽採鑽孔。如CN03113094A公開了一種低透氣性高瓦斯軟厚煤層遠程卸壓瓦斯抽放方法，首先開採距卸壓煤層70m的下部、相對層間距為30至40倍的採煤層，受採動卸壓與下沉作用，在卸壓煤層中形成順層張裂隙的卸壓裂隙，預先由卸壓煤層底板瓦斯抽放巷向卸壓煤層打出上向網格式穿層抽放鑽孔，卸壓瓦斯沿順層張裂隙向抽放鑽孔匯集，並通過抽放管路得以抽放。本申請的技術方案，鑽孔施工在煤巷中進行，孔口易坍塌，造成不成孔或鑽孔報廢。如CN200810019549A公開了一種地面鑽井一井三用的瓦斯治理方法及地面鑽井，在地面利用同一個地面鑽井按以下階段進行瓦斯抽採；首先超前於煤炭開採，設置壓裂井形式的地面鑽井，以壓裂法在煤層中形成人工裂縫和產氣通道，利用瓦斯自然釋放的正壓進行瓦斯收集，消除下煤組的煤與瓦斯突出；其次開採下煤組，下煤組開採時對上煤組和中組煤造成採動卸壓及應力釋放，利用同一個地面鑽井，以負壓的方式抽採處於彎曲下沉帶內上煤組和中煤組中的瓦斯；最後，開採上煤組和中煤組的同時，再次利用所述同一個地面鑽井負壓抽採中煤組或上煤組本層工作面開採時的採空區瓦斯。本申請的技術方案在地面施工，鑽孔為垂直孔，其抽採、卸壓範圍受到限制，因此需要施工多個垂直鑽孔，費時費力。另外，由於垂直孔在煤層中延伸距離最短，較水平孔同樣的壓力壓裂後裂紋產生少
發明內容
本發明的目的是提供一種以衝擊地壓防治為目標的改變煤層衝擊傾向性，採用專業鑽機在巖巷中施工鑽孔，鑽孔深入煤層距離長，能夠造斜並沿著煤層延伸，直到防衝要求的位置。一種煤層遠程遠程改變煤層衝擊傾向性方法，包括如下步驟選擇巖層穩定的巖巷；在巖巷中設直鑽孔施工砸室；在砸室中安裝鑽機；施工巖石鑽孔；巖石鑽孔進入煤層後，造斜鑽孔，使鑽孔沿著煤層延伸形成煤層鑽孔；煤層鑽孔施工完成後，進行壓裂作業，使煤層產生裂隙從而形成卸壓區。巖巷可在煤層的頂板或底板內，也可以是單獨施工或就近利用現有的巷道。
鑽機選擇現有千米定向鑽機或研製專門的專業鑽機，鑽孔長度可達數千米甚至千米以上，並且可以造斜，巖層鑽孔利於密封，煤層鑽孔利於壓裂。對於厚、特厚煤層，進行兩次以上的造斜，使煤層孔覆蓋厚煤層。壓裂技術採用高壓(20-30MP)水力壓裂，裂紋沿著煤層中的鑽孔擴展、發育。
圖I是本發明的實施方式示意圖。其中1—煤層；2—煤層鑽孔；3—壓裂縫；4—第二個待鑽進的鑽孔；
5-彎曲鑽孔；6-巖石鑽孔與密封段；7-鑽機；8-巖巷與硐室
具體實施例方式實施例一種煤層遠程改變煤層衝擊傾向性方法，包括如下步驟選擇巖層穩定的巖巷8 ；在巖巷中設置鑽孔施工硐室8 ;在硐室中安裝鑽機7 ;施工巖石鑽孔6 ;巖石鑽孔6進入煤層後，造斜鑽孔，使鑽孔沿著煤層延伸形成煤層鑽孔2 ;煤層鑽孔2施工完成後，進行壓裂作業，使煤層產生裂隙3，從而形成卸壓區。壓裂技術採用水力壓裂，在煤層I中產生裂紋3。
權利要求
1.一種改變煤層衝擊傾向性的區域性防衝方法，包括如下步驟選擇性質穩定的巖巷(2);在巖巷中設直鑽孔施工砸室(3);在砸室中安裝鑽機(4);施工巖石鑽孔(5);巖石鑽孔(5)進入煤層後，造斜鑽孔，使鑽孔沿著煤層延伸形成煤層鑽孔￠);煤層鑽孔(6)施工完成後，進行壓裂作業，使煤層產生裂隙，從而改變煤層衝擊傾向性。
2.如權利要求I所述的改變煤層衝擊傾向性方法，其特徵是所述巖巷利用煤層頂板中或底板中現有的巷道。
3.如權利要求I或2所述的改變煤層衝擊傾向性，其特徵是所述鑽機採用可彎曲定向鑽機。
4.如權利要求I所述的改變煤層衝擊傾向性，其特徵是巖石鑽孔、煤層鑽孔長度最長千米以上。
5.如權利要求I或2或4之一所述的改變煤層衝擊傾向性，其特徵是煤層中進行多鑽孔卸壓，從而形成卸壓區(6)。
6.如權利要求I所述的改變煤層衝擊傾向性，其特徵是所述的壓裂為高壓(20-30MP)水力壓裂。
全文摘要
本發明涉及一種以區域防衝為目標的改變煤層衝擊傾向性的方法，包括如下步驟和內容評估和選擇在穩定巖層內掘進巖巷；在巖巷中布置鑽孔群的施工硐室；在硐室中安裝鑽機；施工巖石鑽孔；巖石鑽孔進入煤層後，造斜鑽孔，使鑽孔沿著煤層延伸形成煤層鑽孔；煤層鑽孔施工完成後，進行遠距離壓裂作業，使煤層變為裂隙煤體，改變煤層衝擊傾向性。按照防衝設計要求，重複上述步驟，在煤層內形成鑽孔群，改變區域煤層衝擊傾向性，以此防止掘進和回採時發生衝擊地壓災害。本發明採用巖巷施工鑽孔，不塌孔，易封孔，鑽孔深度大，既可以改變煤層衝擊傾向性，又可以進行瓦斯抽採，提高瓦斯抽採率。
文檔編號E21B43/26GK102777180SQ201210272569
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者姜福興, 孫春江, 李偉, 翟明華, 郭信山 申請人:山東能源集團有限公司