阅读说明：本技术 底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法 (Soft coal gas extraction drilling and injection inhibiting method with cooperation of bottom plate slot and acid invasion ) 是由 李贺 徐超平 路洁心 鲁义 郑春山 李敏 施式亮 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法,先通过底板钻孔及水力割缝,在煤层下方形成一个缝槽,且缝槽与煤层之间形成岩石破碎带；接着向缝槽内注入酸液,通过酸液持续不断地对岩石破碎带的岩石进行侵蚀,最终在岩石破碎带内形成酸侵裂缝,使煤层与缝槽形成通路,酸液进入通路对煤层进行酸化处理,有效促进了瓦斯解吸；另外形成的缝槽不仅增大了酸液与岩石破碎带的接触面积,为酸化侵蚀创造了反应空间,同时还为煤粉在地应力和瓦斯压力作用下涌出提供了卸压空间；不仅有效抑制了软煤瓦斯抽采钻孔发生喷孔的现象,还大幅提高了瓦斯抽采的安全性；同时其反应后的酸液不会留存在煤体内对后续开采造成影响。(The invention discloses a soft coal gas extraction drilling hole spray inhibiting method with cooperation of base plate slotting and acid cutting, wherein a slot is formed below a coal bed through base plate drilling and hydraulic slotting, and a rock breaking zone is formed between the slot and the coal bed; injecting acid liquor into the slot, continuously eroding the rock in the rock breaking zone by the acid liquor, finally forming an acid-eroded crack in the rock breaking zone, forming a passage between the coal bed and the slot, and acidizing the coal bed by the acid liquor entering the passage, thereby effectively promoting gas desorption; in addition, the formed slot not only increases the contact area of the acid liquid and the rock fracture zone, creates a reaction space for acidizing and erosion, but also provides a pressure relief space for the coal dust to gush out under the action of ground stress and gas pressure; the phenomenon that the soft coal gas extraction drill hole is sprayed is effectively inhibited, and the safety of gas extraction is greatly improved; meanwhile, the acid liquor after the reaction can not be remained in the coal body to influence the follow-up exploitation.)

底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法

技术领域

本发明涉及一种软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法，具体是一种底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法。

背景技术

瓦斯抽采是治理瓦斯灾害的关键技术，而我国80％以上的煤层都具有高瓦斯、低渗透、微孔隙及强吸附的特点，导致瓦斯抽采量低、抽采成本高。目前，国内外学者提出采用水力割缝、酸化压裂的方法来增加煤层裂隙，以提高瓦斯抽采效率，同时消除煤层突出危险。然而，现有的水力割缝技术容易产生水锁效应，导致煤层的瓦斯抽采率无法提高；另外酸化压裂方法由于酸液与煤体接触面积较小，酸化效果有限，且随着煤矿开采深度加大，煤体原生裂隙和孔隙度变小，单纯依靠酸化压裂方法难以达到预期效果。另外现有技术中也存在一种方法，其通过在煤层内部采用水力割缝形成缝隙，然后向这些缝隙内注入酸液进行酸化处理，从而增加煤层瓦斯的解吸效果，提高瓦斯抽采效率；但是这种方式会对软煤层造成破坏，由于软煤层本身支撑效果较差，因此缝隙会在软煤层内部的应力作用下较快的闭合，从而不能继续进行酸液注入过程；同时酸液直接注入煤层并留在煤层内，导致部分未反应的酸液会对煤层后续开采时造成影响。

因此，如何能保证酸液与煤体增大接触面积提高瓦斯解吸效果，并且酸液不会留存在煤体内对后续开采造成影响，同时还能有效抑制瓦斯抽采钻孔的煤粉喷孔现象，是本行业的亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法，能增大酸液与煤体的接触面积提高瓦斯解吸效果，并且酸液不会留存在煤体内对后续开采造成影响，同时还能有效抑制瓦斯抽采钻孔的煤粉喷孔现象。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法，具体步骤为：

a、从底板向煤层施工一个酸侵钻孔，在距煤层0.1m处停止钻进，在酸侵钻孔两侧分别施工3个平行于酸侵钻孔的瓦斯抽采钻孔、且相邻瓦斯抽采钻孔的间隔均为4m，在钻孔施工过程中钻孔与煤层间的岩石会受到震动破碎，从而形成岩石破碎带；

b、利用水力割缝设备分别伸入酸侵钻孔和瓦斯抽采钻孔最深处，并垂直于酸侵钻孔和瓦斯抽采钻孔割出一个厚度为0.1m的缝槽，使缝槽与酸侵钻孔和各个瓦斯抽采钻孔相互贯通、且缝槽与煤层平行；

c、将注酸管一端和返液管一端通过酸侵钻孔伸入缝槽内，且使返液管一端到达缝槽顶部，注酸管另一端装有阀门A，返液管另一端装有阀门B，将多个瓦斯抽采管一端分别通过各个瓦斯抽采钻孔伸入缝槽内，并在各个瓦斯抽采管另一端分别装有阀门C；

d、利用封孔器将酸侵钻孔和各个瓦斯抽采钻孔密封，注酸管另一端通过管路依次连接酸液泵和酸液箱；

e、关闭各个阀门C，打开酸液泵、阀门A和阀门B，将酸液箱中的酸液通过注酸管注入缝槽内，当返液管另一端处有酸液流出时，关闭阀门A和阀门B，此时使酸液在缝槽内与岩石破碎带接触并侵蚀岩石，使煤层中的煤粉通过岩石破碎带的裂隙进入缝槽内；

f、每隔24h打开阀门B并检测流出物成分，当流出物中的煤粉含量超过40％时，打开各个阀门C，将缝槽内的酸液放空，然后将返液管和各个瓦斯抽采管均与瓦斯抽采管网连接，此时开始对煤层进行瓦斯抽采。

进一步，当底板为泥质砂岩、碳酸盐、变质岩和页岩时，酸液按照质量份数的组成为：盐酸20～25份，稠化剂0.8～1.2份，交联剂3.5份和破胶剂0.025份。

进一步，当底板为石灰岩、大理岩、石英砂岩和白云岩时，酸液按照质量份数的组成为：盐酸15～20份，甲酸8～10份，缓蚀剂1～1.5份，铁离子稳定剂0.5～1份和助排剂0.2～0.3份。

与现有技术相比，本发明采用底板割缝与酸侵相协同的方式，先通过底板钻孔技术及水力割缝技术，在煤层下方形成一个缝槽，且缝槽与煤层之间形成岩石破碎带；接着向缝槽内注入酸液，采用酸液侵蚀的方法，通过酸液持续不断地对岩石破碎带的岩石进行侵蚀，最终在岩石破碎带内形成酸侵裂缝，使煤层与缝槽形成通路，酸液进入通路对煤层进行酸化处理，有效促进了瓦斯解吸；另外形成的缝槽不仅增大了酸液与岩石破碎带的接触面积，为酸化侵蚀创造了反应空间，同时还为煤粉在地应力和瓦斯压力作用下涌出提供了卸压空间；防止在瓦斯抽采过程中发生煤粉喷孔的现象；相较于利用水力割缝设备在煤层内割出缝隙的方法，本发明通过多种学科交叉渗透的方式，将底板割缝技术与酸液侵蚀方法相结合，能既能在不破坏煤层的情况下增大酸液与岩石的接触面积，又能解决煤层水力割缝影响区域较小，无法为酸化侵蚀创造的足够反应空间的问题；并且由于在缝槽设置在底板岩层内，能起到较好的抗应力变形作用，能持续进行使用；不仅有效抑制了软煤瓦斯抽采钻孔发生喷孔的现象，还大幅提高了瓦斯抽采的安全性；同时其反应后的酸液不会留存在煤体内对后续开采造成影响。

附图说明

图1是本发明施工后的整体结构示意图。

图中：1-底板，2-煤层，3-酸侵钻孔，4-瓦斯抽采钻孔，5-岩石破碎带，6-缝槽，7-注酸管，8-返液管，9-阀门A，10-阀门B，11-瓦斯抽采管，12-阀门C，13-封孔器，14-酸液泵，15-酸液箱。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种底板割缝与酸侵相协同的软煤瓦斯抽采钻孔抑喷方法，具体步骤为：

a、从底板1向煤层2施工一个酸侵钻孔3，在距煤层0.1m处停止钻进，在酸侵钻孔3两侧分别施工3个平行于酸侵钻孔3的瓦斯抽采钻孔4、且相邻瓦斯抽采钻孔4的间隔均为4m，在钻孔施工过程中钻孔与煤层2间的岩石会受到震动破碎，从而形成岩石破碎带5；

b、利用水力割缝设备分别伸入酸侵钻孔3和瓦斯抽采钻孔4最深处，并垂直于酸侵钻孔3和瓦斯抽采钻孔4割出一个厚度为0.1m的缝槽6，使缝槽6与酸侵钻孔3和各个瓦斯抽采钻孔4相互贯通、且缝槽6与煤层2平行；

c、将注酸管7一端和返液管8一端通过酸侵钻孔3伸入缝槽6内，且使返液管8一端到达缝槽6顶部，注酸管7另一端装有阀门A9，返液管8另一端装有阀门B10，将多个瓦斯抽采管11一端分别通过各个瓦斯抽采钻孔4伸入缝槽6内，并在各个瓦斯抽采管11另一端分别装有阀门C12；

d、利用封孔器13将酸侵钻孔3和各个瓦斯抽采钻孔4密封，注酸管7另一端通过管路依次连接酸液泵14和酸液箱15；

e、关闭各个阀门C12，打开酸液泵14、阀门A9和阀门B10，将酸液箱15中的酸液通过注酸管7注入缝槽6内，当返液管8另一端处有酸液流出时，关闭阀门A9和阀门B10，此时使酸液在缝槽6内与岩石破碎带5接触并侵蚀岩石，使煤层2中的煤粉通过岩石破碎带5的裂隙进入缝槽6内；其中当底板1为泥质砂岩、碳酸盐、变质岩和页岩时，酸液按照质量份数的组成为：盐酸20～25份，稠化剂0.8～1.2份，交联剂3.5份和破胶剂0.025份；当底板1为石灰岩、大理岩、石英砂岩和白云岩时，酸液按照质量份数的组成为：盐酸15～20份，甲酸8～10份，缓蚀剂1～1.5份，铁离子稳定剂0.5～1份和助排剂0.2～0.3份；上述稠化剂、交联剂、破胶剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂和助排剂均为现有材料。

f、每隔24h打开阀门B10并检测流出物成分，当流出物中的煤粉含量超过40％时，打开各个阀门C12，将缝槽6内的酸液放空，然后将返液管8和各个瓦斯抽采管11均与瓦斯抽采管网连接，此时开始对煤层2进行瓦斯抽采。