[发明专利]基于定向钻进与液氮急冻遇热致裂的煤层瓦斯抽采方法

权利要求书

1.一种基于定向钻进与液氮急冻遇热致裂的煤层瓦斯抽采方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：在回采工作面上顺槽掘进期间，沿回采工作面的倾向方向，施工大面积的倾向钻孔或定向钻孔对工作面煤体以及相邻工作面上顺槽区域内的煤体进行预抽，并在抽采管道内安设瓦斯流量和浓度的测定装置；

S2：预抽一定时间后，工作面煤体瓦斯抽采量将发生衰减，此时对回采工作面上顺槽内施工的瓦斯抽采钻孔进行检测，若钻孔抽采瓦斯浓度偏低，且抽采瓦斯量小，则判断该钻孔为抽采失效钻孔，并关闭该钻孔；然后在回采工作面的回撤通道或回风大巷内，沿工作面的走向方向施工2～3个长距离定向钻孔作为液氮的注入孔；

S3：待液氮的注入孔施工完毕后，将煤矿井下的压风管放置在孔口，并向其内部注入高压空气将钻孔内的水排出；然后向液氮的注入孔的内部注入液氮；

S4：对回采工作面上顺槽内的失效钻孔再次进行检测，若钻孔内的温度低于或等于0℃，则判断该钻孔为受注入液氮影响的有效钻孔；然后将经由地面输送至井下的高温空气与受注入液氮影响的有效钻孔连接，使其进入到钻孔内，进而导致煤体在急冻的情况下因遇热而产生大量的次生裂隙，从而提高煤体的渗透特性；

S5：将注入高温空气后的钻孔与煤矿井下的瓦斯抽采管道连接，对煤体继续实施瓦斯抽采；

S6：若抽采一定时间后，发现工作面煤体瓦斯抽采量仍发生明显的衰减，则重复步骤S2～S5，其中重复步骤S2时，依据现场情况决定是否施工新的液氮的注入孔；若瓦斯抽采效果好，则无需施工新的液氮的注入孔；若瓦斯抽采效果不好，则需施工新的液氮的注入孔。

2.根据权利要求1所述的基于定向钻进与液氮急冻遇热致裂的煤层瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述施工大面积的倾向钻孔或定向钻孔，其钻孔的孔底应位于相邻工作面上顺槽沿倾向方向的80m范围以外，且在施工完毕后，随即对其进行封孔，封孔深度及长度需保证30m以上；所述施工大面积的倾向钻孔或定向钻孔，其钻孔的孔口需设置“十”字形的连接装置。

3.根据权利要求2所述的基于定向钻进与液氮急冻遇热致裂的煤层瓦斯抽采方法，其特征在于，所述“十”字形的连接装置一端上安设有法兰与钻孔内的抽采管连接，一端与气水分离装置连接，一端上安设有蝶阀与瓦斯抽采管道连接，且其表面开设有检测口，用于采集瓦斯气体，测定其浓度；另一端安设有蝶阀，抽采瓦斯时则关闭该蝶阀。

4.根据权利要求2所述的基于定向钻进与液氮急冻遇热致裂的煤层瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21：工作面瓦斯抽采钻孔与煤矿井下的抽采管道连接后，通过测定抽采管道上的瓦斯抽采量与浓度，实现瓦斯抽采效果的监测；若瓦斯抽采量发生明显的衰减后，则判断此时工作面应采取提高瓦斯抽采的措施；

S22：对回采工作面上顺槽内施工的瓦斯抽采钻孔进行检测为应用浓度检测装置对检测口内的瓦斯气体进行取样，并测定其浓度；若该钻孔的瓦斯浓度数值低于工作面瓦斯抽采管道内瓦斯浓度的数值，且抽采瓦斯量小，则判断该钻孔为抽采失效钻孔，而后关闭“十”字形的连接装置与抽采管道连接的蝶阀；

S23：在回采工作面的回撤通道或回风大巷内，沿工作面煤体的走向方向施工2～3个长距离定向钻孔；所述2～3个长距离定向钻孔的开孔位置位于工作面煤体靠近上顺槽的位置，终孔位置应位于距离工作面切眼60m处；所述施工2～3个长距离定向钻孔沿工作面倾向方向施工的瓦斯抽采钻孔控制范围内应尽量平均分布，且终孔位置应低于开孔位置，以便于注入液氮后，使得液氮能进入钻孔内。