[发明专利]一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法

说明书

发明提供一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法。该方法利用水力割缝形成的多条卸压带进行分步注热，并利用蒸汽注热管前端的环式往复密封器使瓦斯向孔口方向流动，防止瓦斯在抽采范围外的区域积聚，以定向热驱瓦斯的形式，保证了瓦斯的抽采效率。该系统的使用方法利用水力割缝与蒸汽注热的协同作用，从煤层高效致裂和瓦斯高效解吸两个方面着手，以分区致裂与定向热驱瓦斯的形式，有效解决了瓦斯抽采难度较大、抽采效率较低的难题。

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法。

背景技术

我国深部煤层普遍具有瓦斯压力高、含量大、渗透率低、吸附性强的特点。深部瓦斯抽采难度较大以致抽采效率较低的问题严重影响着煤矿开采的效率。

煤矿地面井瓦斯抽采工艺结合井下瓦斯抽采工艺(即井上下联合抽采)作为防治煤矿发生瓦斯灾害事故的重要措施之一，是目前应对深部高瓦斯、高地应力煤层群的有效方法。然而深部煤层群由于其层间距离不同，其抽采条件也相差较大。井上下联合抽采措施在工程中的应用效果并不理想，难以达到深部煤层群瓦斯充分解吸的目的，致使矿井突出危险性仍然存在。

因此，亟需开发一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采系统，包括井上纳米流体压裂子系统、井上瓦斯抽采子系统、井下超高压纳米流体割缝子系统、井下定向热驱子系统和井下瓦斯抽采子系统。

所述井上纳米流体压裂子系统包括井上措施孔、压裂管柱、悬挂封隔器和纳米流体压裂车。深部矿区包括上层煤层和下层煤层。所述上层煤层上方为上覆岩层。所述上层煤层和下层煤层之间为层间岩层。所述下层煤层下方为下伏岩层。所述井上措施孔的终孔位置位于上层煤层或层间岩层中。所述压裂管柱伸入井上措施孔中。所述压裂管柱的柱身上布置有悬挂封隔器。所述压裂管柱的上端与纳米流体压裂车联通，下端依次设置有水力喷射器、筛管和引鞋。

所述井上瓦斯抽采子系统包括孔口密封器、井上气渣分离器、井上瓦斯浓度检测器、井上瓦斯抽采管道阀门、井上瓦斯抽采管道。所述孔口密封器为管状体。所述孔口密封器的前端开口，并固定在井上措施孔孔口孔壁上，后端与井上气渣分离器连接。所述压裂管柱从孔口密封器的后端伸入井上措施孔中。所述井上气渣分离器与井上瓦斯抽采管道相连。所述井上气渣分离器与井上瓦斯抽采管道之间的管路上安装有井上瓦斯浓度检测器和井上瓦斯抽采管道阀门。

所述井下瓦斯抽采子系统包括井下气渣分离器、井下瓦斯浓度检测器、井下瓦斯抽采管道阀门和井下瓦斯抽采管道。孔口密封器的前端开口固定在井下措施孔孔口孔壁上，后端与井下气渣分离器连接。所述井下气渣分离器与井下瓦斯抽采管道相连。所述井下气渣分离器与井下瓦斯抽采管道之间的管路上安装有井下瓦斯浓度检测器和井下瓦斯抽采管道阀门。

所述井下超高压纳米流体割缝子系统包括钻头、钻机、钻杆、加压泵和纳米流体储藏罐。所述加压泵和纳米流体储藏罐之间的高压管路上设置有管道阀门。所述钻杆为中空圆管。钻机夹持钻杆尾端。钻杆从孔口密封器的后端伸入井下措施孔中。所述钻头的侧壁上设有供高压纳米流体射出的一对高压纳米流体流道。所述钻头安装在钻杆的首端。所述钻头的内腔与钻杆的内腔连通。水辫的输入端与加压泵通过高压管路连接，输出端与钻杆的尾端连接。钻机带动钻杆旋转并钻入煤岩层中。所述钻头在钻杆的旋转带动下自轴旋转。纳米流体通过加压泵和水辫进入钻杆的内腔。所述纳米流体经过内腔送入钻头。所述高压纳米流体流道形成水射流对煤岩体进行冲击。煤岩体经受水射流冲击而破碎或者由钻头研磨破碎。纳米颗粒粘附在煤岩屑表面。纳米流体携带煤岩渣返出至井下气渣分离器。