本發(fā)明涉及一種含瓦斯煤體增透評(píng)估方法，具體涉及一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法，屬于煤礦防瓦斯突出安全治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。近年來(lái)，我國(guó)煤礦在安全上的投入極大，也取得了較好的效果。然而煤礦事故時(shí)有發(fā)生。統(tǒng)計(jì)表明，礦井瓦斯事故和頂板事故占總事故的80％以上，其中礦井瓦斯事故因危害度強(qiáng)、傷亡率高、造成經(jīng)濟(jì)損大而成為煤礦的第一殺手?？梢?jiàn)，礦井瓦斯治理成為減少甚至杜絕瓦斯事故的根本所在。隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的逐步加大，開(kāi)采條件更趨于復(fù)雜，出現(xiàn)了高地應(yīng)力、高瓦斯、高非均質(zhì)性、低滲透性、低強(qiáng)度的煤體特征，煤體的原生裂隙和孔隙度逐漸變小，煤層的滲透率隨之降低，而我國(guó)賦存煤層滲透率普遍差，進(jìn)而使得工作面發(fā)生煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性隨之加劇。由此可見(jiàn)，滲透率低已經(jīng)成為制約煤層瓦斯抽采的關(guān)鍵因素，提高煤層滲透率，是瓦斯災(zāi)害治理和資源利用的根本途徑。瓦斯預(yù)抽已經(jīng)成為我國(guó)煤礦瓦斯治理的一項(xiàng)重要技術(shù)，煤層透氣性系數(shù)的高低直接決定著抽采效果的好壞。但是當(dāng)前普遍存在預(yù)抽鉆孔工程量大，抽采效率低，單個(gè)鉆孔有效影響范圍小等問(wèn)題，導(dǎo)致常規(guī)瓦斯抽采方法難以發(fā)揮作用，瓦斯爆炸和瓦斯突出的威脅也愈加嚴(yán)重。目前煤層增透的主要技術(shù)方法有水力壓裂增透、高壓水射流擴(kuò)孔增透、水力割縫增透、深孔控制預(yù)裂爆破增透等，這些措施在有的地區(qū)取得了一些效果，但在一些地區(qū)增透效果不甚理想，而且目前關(guān)于含瓦斯煤體增透缺乏有效的評(píng)估方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法，利用水力壓裂在實(shí)現(xiàn)一級(jí)增透的同時(shí)使得煤體中裂隙充分?jǐn)U展，在為后期酸液的注入創(chuàng)造有利條件同時(shí)增大酸液與煤體的接觸面積及酸液的有效作用距離，在深度與廣度上形成煤層深部酸化改造的同時(shí)提高煤質(zhì)，實(shí)現(xiàn)煤體的二級(jí)增透，并對(duì)增透效果進(jìn)行評(píng)估，最終達(dá)到提高煤層瓦斯抽采率的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法，包含以下步驟：A、制備酸性溶液的步驟；B、現(xiàn)場(chǎng)增透方案實(shí)施的步驟；在工作面回風(fēng)巷中開(kāi)設(shè)多組鉆孔，分別采用單純水力壓裂增透措施下的瓦斯抽采、單純采取酸化增透措施下的瓦斯抽采、水力壓裂與酸化聯(lián)合增透措施下的瓦斯抽采，并統(tǒng)計(jì)各組的單孔平均瓦斯抽采純量；C、根據(jù)步驟B統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)增透效果進(jìn)行評(píng)估的步驟。優(yōu)選的，所述步驟A制備的酸性溶液為：質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別對(duì)應(yīng)為15％～20％、2％～4％、1％～2％的HCL、HF、CH3COOH的混合酸液。進(jìn)一步的，所述步驟B、現(xiàn)場(chǎng)增透方案實(shí)施的步驟，具體包含以下分步：分步B0：在回風(fēng)巷中以設(shè)定角度的傾角向煤層開(kāi)設(shè)3組鉆孔，分別為G1組、G2組、G3組；其中，G1組單純用于采取水力壓裂增透措施下的瓦斯抽采研究，G2組單純用于采取酸化增透措施下的瓦斯抽采研究，G3組用于采取水力壓裂與酸化聯(lián)合增透措施下的瓦斯抽采研究；分步B1：記錄G1組單孔平均瓦斯抽采純量q1；分步B2：記錄G2組單孔平均瓦斯抽采純量q2；分步B3：記錄G3組單孔平均瓦斯抽采純量q3。進(jìn)一步的，所述步驟C、根據(jù)步驟B統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)增透效果進(jìn)行評(píng)估，操作過(guò)程如下：若滿(mǎn)足max(q1,q2)＜q3≤1.1max(q1,q2)，則增透效果一般；若滿(mǎn)足1.1max(q1,q2)＜q3≤1.2max(q1,q2)，則增透效果較好；若滿(mǎn)足q3＞1.2max(q1,q2)，則增透效果明顯。進(jìn)一步的，分步B0所述的G1組、G2組、G3組鉆孔，其中每組開(kāi)設(shè)2個(gè)鉆孔，一個(gè)為控制鉆孔，另一個(gè)為導(dǎo)向鉆孔。優(yōu)選的，鉆孔間距為5-8m，組與組間距不小于30m。優(yōu)選的，G1組鉆孔在壓裂結(jié)束后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量。優(yōu)選的，G2組兩鉆孔同時(shí)注入酸性溶液后要求先封孔并保持酸化時(shí)間不低于48h，反排酸液之后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量。優(yōu)選的，G3組鉆孔要求壓裂結(jié)束之后，緊接著通過(guò)控制鉆孔注入酸性溶液封孔并保持酸化時(shí)間不低于48h之后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量。進(jìn)一步的，所述的一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法，其特征是，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，若增透效果較好或增透效果明顯，此時(shí)，將導(dǎo)向鉆孔和控制鉆孔封孔接入抽采系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合抽采。本發(fā)明具有如下有益效果：1.采用鹽酸、氫氟酸及醋酸等多組分酸性溶液，其中以鹽酸作為主體酸，可有效溶解煤中的碳酸鹽巖類(lèi)礦物成分及硫化物，并且在煤層中保持較低PH值，可抑制氫氧化鐵沉淀生成；氫氟酸作為一種輔助酸，用于溶解煤層中所含有的硅酸鹽巖類(lèi)礦物成分；醋酸作為有機(jī)酸，屬于弱酸起輔助作用，可緩蝕緩速酸化能力，進(jìn)而可使酸化程度最優(yōu)化，增加煤層透氣性，提高瓦斯抽采率。2.相比巖石，煤中層理、裂隙高度發(fā)育，可以看作是裂隙集合體，采用水力壓裂使得煤層中裂隙擴(kuò)展并增加，形成瓦斯流動(dòng)通道，進(jìn)而使得煤層中的游離瓦斯快速釋放，吸附瓦斯也可解吸釋放，有效降低了煤層中瓦斯含量；同時(shí)水力致裂后由于煤體中裂隙增多，此時(shí)注入酸性溶液更為容易，且增加了與煤體的接觸面積，同時(shí)也增大了酸液的有效作用距離，在深度與廣度上真正形成煤層的深部酸化改造，有利于煤層的進(jìn)一步增透。3.煤中所含可與酸性溶液反應(yīng)的主要碳酸鹽及硫化物屬于煤的無(wú)機(jī)物質(zhì)中的礦物質(zhì)類(lèi)，是有害成分且是煤中的主要雜質(zhì)，注入酸液在實(shí)現(xiàn)增透的同時(shí)也提高了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值，是一種一舉兩得的舉措。4.目前水力壓裂技術(shù)在我國(guó)一些礦區(qū)煤炭開(kāi)采中已得到應(yīng)用并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還具有成套的裝備，技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，易操作、好實(shí)施；在前期增透過(guò)程中以水為壓裂液，用量大，成本低，且能達(dá)到安全、環(huán)保、高效的目的。5.水力壓裂與酸化聯(lián)合作用于含瓦斯煤體，充分將二者的長(zhǎng)處進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，相互促進(jìn)，不僅顯著增加了煤層的透氣性，提高了瓦斯抽采率，同時(shí)破壞了堅(jiān)硬煤體的完整性，顯著降低了其儲(chǔ)能特性，還增加了煤的濕潤(rùn)性，起到除塵作用，解除安全隱患的同時(shí)提高了工作面作業(yè)環(huán)境，是一種一舉多得的舉措，易于推廣應(yīng)用，而且對(duì)于沖擊地壓-煤與瓦斯突出等煤礦復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害的防治也具有積極的意義。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法流程圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例方案中3組鉆孔單孔平均瓦斯抽采純量分布柱狀圖。具體實(shí)施方式為充分體現(xiàn)本發(fā)明的特征與優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖予以詳細(xì)敘述。研究背景：某礦C3煤層，厚度0.95-2.35m，平均厚度1.65m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、層位較穩(wěn)定、對(duì)比可靠、區(qū)內(nèi)可采，屬較穩(wěn)定型煤層。上距C4煤層平均12.5m，下距C2煤層平均20.38m，頂板巖性為泥巖及砂質(zhì)泥巖局部含有粉砂巖，底板巖性以粉砂質(zhì)泥巖為主。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定絕對(duì)瓦斯壓力最高達(dá)1.85MPa，最低1.74MPa，直接法測(cè)定煤層高瓦斯含量最高達(dá)17.9952m3/t，屬于典型煤與瓦斯突出型礦井，煤層中硬，無(wú)煙煤，變質(zhì)程度高，煤質(zhì)較好，透氣性系數(shù)0.025m2/(MPa2·d)，屬于典型含瓦斯難抽煤層。如圖1所示，一種含瓦斯煤體水力壓裂與酸化聯(lián)合強(qiáng)化增透評(píng)估方法，包含步驟如下：A、制備酸性溶液的步驟，操作過(guò)程如下：現(xiàn)場(chǎng)取煤樣，對(duì)取回的煤樣進(jìn)行加工使其滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)要求，利用電鏡掃描、CT或核磁共振觀(guān)測(cè)煤樣的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，利用X射線(xiàn)衍射及熒光光譜查明煤樣中可與酸反應(yīng)的碳酸鹽巖、硅酸鹽巖及硫化物種類(lèi)并利用標(biāo)定法確定含量。表1給出了本實(shí)施例煤樣中所含可與酸性溶液反應(yīng)的碳酸鹽巖、硅酸鹽巖及硫化物成分及含量。表1通過(guò)煤粉溶蝕率測(cè)定實(shí)驗(yàn)確定適合本煤層的復(fù)合酸液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體操作過(guò)程如下：將煤樣研磨成80目的煤粉，用分析天平稱(chēng)取4份煤粉各3g，精度為0.001g；將煤粉與酸液按一定比例倒入玻璃量筒中，再放入60℃的恒溫水浴臺(tái)中進(jìn)行加熱反應(yīng)；反應(yīng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間3h后，將量筒從恒溫水浴臺(tái)中取出，過(guò)濾把剩下的煤粉以及濾紙放入干燥箱中，直至恒重；根據(jù)酸化前后煤粉的質(zhì)量變化，計(jì)算出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)混合酸液對(duì)煤粉的溶蝕率，確定出合適的酸液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。溶蝕率K計(jì)算表達(dá)式為：上式中，m1-酸化前煤粉質(zhì)量，g；m2-酸化后煤粉質(zhì)量，g；由表1分析可知，該煤樣中所含硅酸鹽巖較多，在溶蝕率測(cè)定時(shí)，適當(dāng)提高混合酸液中HF的比例，試驗(yàn)最終確定選取的適合本煤層的混合酸液為18％HCL+4％HF+2％CH3COOH；步驟B、現(xiàn)場(chǎng)增透方案實(shí)施的步驟，具體包含以下分步：分步B0：在回風(fēng)巷中以30°傾角向煤層開(kāi)設(shè)3組鉆孔，分別為G1組、G2組、G3組；其中，G1組單純用于采取水力壓裂增透措施下的瓦斯抽采研究，G2組單純用于采取酸化增透措施下的瓦斯抽采研究，G3組用于采取水力壓裂與酸化聯(lián)合增透措施下的瓦斯抽采研究；分步B1：記錄G1組單孔平均瓦斯抽采純量q1；分步B2：記錄G2組單孔平均瓦斯抽采純量q2；分步B3：記錄G3組單孔平均瓦斯抽采純量q3。圖2給出了本發(fā)明實(shí)施例方案中3組鉆孔單孔平均瓦斯抽采純量分布柱狀圖。步驟C、根據(jù)步驟B統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)增透效果進(jìn)行評(píng)估，操作過(guò)程如下：若滿(mǎn)足max(q1,q2)＜q3≤1.1max(q1,q2)，則增透效果一般；若滿(mǎn)足1.1max(q1,q2)＜q3≤1.2max(q1,q2)，則增透效果較好；若滿(mǎn)足q3＞1.2max(q1,q2)，則增透效果明顯。將圖2數(shù)據(jù)代入上式檢驗(yàn)，得出q1＞q2，q3＝1.32q1，顯然滿(mǎn)足q3＞1.2max(q1,q2)，增透效果明顯。進(jìn)一步，分步B0所述的G1組、G2組、G3組鉆孔，其中每組開(kāi)設(shè)2個(gè)鉆孔，一個(gè)為控制鉆孔，另一個(gè)為導(dǎo)向鉆孔，鉆孔間距5-8m，本實(shí)施例中優(yōu)選5m；組與組間距不小于30m，本實(shí)施例中優(yōu)選30m。進(jìn)一步，G1組鉆孔在壓裂結(jié)束后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量。進(jìn)一步，G2組兩鉆孔同時(shí)注入酸性溶液后要求先封孔并保持酸化時(shí)間不低于48h，反排酸液之后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量，本實(shí)施例中優(yōu)選48h。進(jìn)一步，G3組鉆孔要求壓裂結(jié)束之后，緊接著通過(guò)控制鉆孔注入酸性溶液封孔并保持酸化時(shí)間不低于48h之后抽采并統(tǒng)計(jì)單孔平均瓦斯抽采純量，本實(shí)施例中優(yōu)選48h。進(jìn)一步，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，若增透效果較好或增透效果明顯，此時(shí)，將導(dǎo)向鉆孔和控制鉆孔封孔接入抽采系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合抽采。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案監(jiān)測(cè)的效果(圖2)可知，對(duì)含瓦斯煤體采取單純水力壓裂或單純注入酸性溶液均能起到一定程度的增透效果，水力壓裂相對(duì)酸化效果較好，分析認(rèn)為，該煤層屬于高煤階變質(zhì)煤，再加上存在因芳香環(huán)聚合化程度高造成表面溶蝕效果差的缺點(diǎn)，酸液有效作用距離有限，致使單純酸化效果相對(duì)更不明顯。而對(duì)煤體水力壓裂后注入酸性溶液，增透效果明顯。分析認(rèn)為，水力壓裂首先實(shí)現(xiàn)了含瓦斯煤體的一級(jí)增透，此時(shí)煤中游離瓦斯快速釋放，吸附瓦斯也可解吸為游離瓦斯釋放，同時(shí)壓裂使煤體產(chǎn)生大量裂隙，增加了瓦斯運(yùn)移通道，后期注入酸性溶液更為容易且增大了酸液與煤體的接觸面積及有效作用距離，充分溶解煤中雜質(zhì)的同時(shí)進(jìn)一步增加煤體的滲透率，同時(shí)也凈化了煤質(zhì)，使酸化程度最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了含瓦斯煤體的二級(jí)增透，進(jìn)而提高了瓦斯抽采率。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。