本发明涉及瓦斯防突，尤其是涉及软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺。
背景技术：
1、煤与瓦斯突出是一种深部地下开采和生产过程中发生的复杂地质动力灾害，我国煤与瓦斯突出灾害的数量约占世界总数的三分之一。尽管随着科技文化水平以及管理规范的提升，煤矿安全形势总体有所好转，但煤矿重、特大型事故仍时常发生，尤其瓦斯死亡事故占有很大比例。瓦斯灾害事故对煤炭行业的安全构成了重大威胁，因此解决煤与瓦斯突出灾害问题已成为煤炭行业必须着手解决的当务之急。
2、煤与瓦斯突出是煤层的自身特性、地应力及瓦斯综合作用的结果，井下原生煤层在复杂的地应力作用下，受到周围岩层的挤压和剪切作用后逐渐发生破坏，煤层结构发生大量变形和流变迁移，受地应力作用而碎裂和揉皱，煤的原生结构破坏导致力学强度变低，在短时间内失稳、剧烈破坏甚至发生粉化。这种因受地应力而变形的煤层岩石力学强度极低，瓦斯压力、含量更高，且割理裂隙系统往往因煤层强烈变形变得不规则、不连通和压实紧闭，导致原地应力条件下煤层渗透率极低，孔隙度也较小。
3、基于上述问题，提出一种软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，从降低地应力方向出发，通过割缝-压裂导通岩体内原有裂隙，在坚硬顶板中形成连续弱面，达到削弱顶板应力传递的目的，使煤体卸压，煤层透气性大幅提高，从根本上解决了煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低，掘进作业风险大、瓦斯超限频繁发生的问题，进而达到消除突出的目的。
2、为实现上述目的，本发明提供了软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，包括以下步骤：
3、s1、钻孔施工：根据岩层分布，确定主关键层和亚关键层位置，在挖掘巷道处施工一组低位定向长钻孔和高位定向长钻孔；
4、s2、割缝：在低位定向长钻孔内对亚关键层进行水力割缝；
5、s3、压裂：割缝完成后，通过高位定向长钻孔、低位定向长钻孔分别在主关键层、亚关键层进行压裂；
6、s4、封孔与并网预抽：低位定向长钻孔封孔，连接到矿井抽采系统进行并网预抽。
7、优选的，所述s1中，首先进行前期数据勘探，研究瓦斯赋存、地质构造，确定所施工煤层上覆岩层的岩层组成及分布，获得岩样的物理性质，确定关键层层位及岩层的起裂压力，关键层层位包括主关键层和亚关键层。
8、优选的，所述s1中，低位定向长钻孔从巷道内穿层至亚关键层，布置在巷道两帮，终孔垂高控制在煤层顶板；高位定向长钻孔穿透煤层上覆岩层至主关键层，在巷道两旁布置。
9、优选的，所述s2中，对低位定向长钻孔先开展水力割缝措施，布置多个割缝点，每隔一段距离布置一割缝点，采用水力割缝一体化设备对亚关键层进行分段水力割缝预置缝槽。
10、优选的，所述s3中，在高位定向长钻孔、低位定向长钻孔分别进行分段水力压裂，布置多个压裂点，每隔一段距离布设一个压裂点，布设完毕后，将封孔器送入压裂点开始注水，开始压裂；压裂过程中随时监测泵压的变化。
11、优选的，所述s3中，确定压裂位置前，使用电子钻孔窥视仪对岩层进行观察，选择完整岩层，尽量避开含有较大裂隙的层位。
12、优选的，所述s4中，采取“两堵一注”封孔工艺进行封孔，运用捆绑好的带有膨胀带和注浆管的pvc管进行封孔，封孔完成后并网开始抽采瓦斯，随时监测瓦斯含量变化。
13、因此，本发明软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，在高地应力、高瓦斯压力、低透气性突出煤层煤巷掘进过程中，首先，采用定向长钻孔在煤层上覆亚关键层进行水力割缝，预置缝槽，为后期压裂提供裂纹扩展路径，先通过水力割缝在亚关键层也可为水力压裂裂纹扩展起导向作用，并导通岩体内原有裂隙增加水力压裂裂纹影响范围；随后在主、亚关键层开展水力压裂，在坚硬顶板中形成连续弱面，达到削弱顶板应力传递的目的，使煤体卸压并使裂纹进一步扩展直至贯通煤层，消除顶板岩层对于煤层瓦斯的封闭效应，降低煤层瓦斯压力；最后在割缝-压裂完成后，将低位定向长钻孔封孔，连接到矿井抽采系统进行并网预抽，达到一孔多用的效果，降低了抽采成本，并且割缝-压裂产生的裂隙为卸压瓦斯提供了运移通道，抽采效率大幅提高，从根本上解决煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低，掘进作业风险大、瓦斯超限频繁发生的问题，进而达到消除突出的目的。
14、本工艺操作过程简单、使用成本较低、增透效果良好，在对煤层上覆岩层进行卸压后提升煤层渗透率和透气性、提升瓦斯抽采效率；消除煤层中地应力与瓦斯压力的集中现象，使得地应力、瓦斯压力、瓦斯含量分布均匀化；且划定安全作业区域，从根本上防治突出煤层掘进过程中瓦斯异常涌出、瓦斯动力灾害的发生。
15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s1中，首先进行前期数据勘探，研究瓦斯赋存、地质构造，确定所施工煤层上覆岩层的岩层组成及分布，获得岩样的物理性质，确定关键层层位及岩层的起裂压力。
3.根据权利要求2所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s1中，其中低位定向长钻孔深入至亚关键层；高位定向长钻孔深入至主关键层。
4.根据权利要求1所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s2中，对低位定向长钻孔先开展水力割缝措施，布置多个割缝点，采用水力割缝一体化设备进行分段水力割缝预置缝槽。
5.根据权利要求1所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s3中，在高位定向长钻孔、低位定向长钻孔分别进行分段水力压裂，布置多个压裂点，布设完毕后，将封孔器送入压裂点开始注水，开始压裂。
6.根据权利要求5所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s3中，确定压裂位置前，使用电子钻孔窥视仪对岩层进行观察，选择完整岩层。
7.根据权利要求1所述的软煤掘进关键层水力割缝-压裂卸压立体防突工艺，其特征在于：所述s4中，采取“两堵一注”封孔工艺进行封孔，封孔完成后并网开始抽采瓦斯，随时监测瓦斯含量变化。
