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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种松软厚煤层卸压与致裂协同区域精准增透方法，通过特定模拟方法计算对水力造穴及水力压裂的关键参数进行优化，实现煤层精准造缝和卸压增透，且使煤层增透效果的最优化；确定最优参数后，在煤层内按照设定的最优参数进行分段造穴，实现煤层的卸压，在钻孔周围形成扰动裂隙，提高瓦斯抽采效果，然后采用定向长钻孔在松软煤层的顶板岩层内进行分段压裂，使裂缝向下扩展进入松软煤层，从而在松软煤层内形成空间立体裂缝网络，这种方式先通过卸压洞穴先改变松软煤层内部应力分布，接着通过分段压裂及应力引导作用产生立体裂缝网络，将分段造穴和分段压裂相结合，从而能实现煤层的均匀卸压增透，为瓦斯流动提供优势通道。

主权项：1.一种松软厚煤层卸压与致裂协同区域精准增透方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、测试松软煤层的力学性质，获得弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、粘聚力和内摩擦角，测试松软煤层的瓦斯赋存特征，获得瓦斯压力和吸附常数；基于COMOSOLMultiphysics数值模拟软件开展数值模拟研究，获得钻孔周围瓦斯压力分布特征，改变卸压洞穴的直径，以相邻两个造穴钻孔连线中点位置处瓦斯压力最小为判定准则，获得卸压洞穴的最优直径；基于FLAC3D数值模拟软件开展数值模拟研究，获得卸压洞穴周围的变形特征，改变同一造穴钻孔上相邻两个卸压洞穴之间的间距，以洞穴壁面的位移为判定指标，当位移量大于一定值时，则判定卸压洞穴失稳，将卸压洞穴发生临界失稳时对应的相邻两个卸压洞穴之间距离l1的最小值确定为最优洞穴间距；步骤二、采用常规定向钻进技术在进风巷侧壁朝向回风巷在松软煤层内施工定向长钻孔，该定向长钻孔作为造穴钻孔，施工完成后退出钻具；步骤三、在钻具上安装高压射流器，调节高压水泵压力和流量，旋转钻具在步骤二的造穴钻孔内采用退钻冲孔方式，达到步骤一模拟获得的卸压洞穴的最优直径，沿造穴钻孔走向每隔距离l1构造一个卸压洞穴；接着重复步骤二和三，沿进风巷走向每隔一段距离均施工一个造穴钻孔，且各个造穴钻孔相互平行；步骤四、基于ABQUS数值模拟软件开展数值模拟研究，改变压裂孔与松软煤层上边界之间的距离h，获得裂缝的轨迹，以裂缝轨迹能够穿过顶板岩层进入松软煤层内为判定准则，确定压裂孔与松软煤层上边界之间的合理距离；基于COMOSOLMultiphysics数值模拟软件开展数值模拟研究，改变相邻两条裂缝之间的距离l2，以设定时间内松软煤层各处瓦斯压力小于0.74MPa为判定指标，在符合判定指标前提下两条裂缝之间的最大距离为合理的裂缝间距；步骤五、根据步骤四中压裂孔与松软煤层上边界之间的合理距离，采用常规定向钻进技术从进风巷向松软煤层的顶板岩层内施工压裂孔，且压裂孔与造穴钻孔相互平行，接着沿进风巷走向每隔一段距离均向顶板岩层施工一个压裂孔，且各个压裂孔相互平行；步骤六、根据步骤四中合理的裂缝间距，先采用两个高压密封胶囊对其中一个压裂孔进行分段密封，形成一个密封段；然后采用高压射流器在该密封段内朝向下方松软煤层方向进行喷射形成射孔；接着启动高压泵，向该密封段内注入高压水，对射孔进行水力压裂形成裂隙网络，由于卸压洞穴周围的应力较低，该密封段射孔形成的裂隙网络会朝向临近的卸压洞穴发育并使裂隙网络与卸压洞穴连通；完成后，再向该压裂孔内布设一个高压密封胶囊再形成一个密封段，并重复上述步骤，直至完成该压裂孔分段形成裂隙网络的施工过程；然后再选择一个压裂孔并重复上述步骤，直到所有压裂孔均完成分段形成裂隙网络的施工。

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百度查询： 中国矿业大学 一种松软厚煤层卸压与致裂协同区域精准增透方法