[發(fā)明專(zhuān)利]高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性增加煤層透氣性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310339829.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103362541A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海鋒;孫建中;程遠(yuǎn)平;王偉;周紅星;劉清泉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21F7/00
• 分類(lèi)號(hào): E21F7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增加煤層透氣性方法，尤其是一種適用于高瓦斯低透氣性煤層下方賦存含水巖層的高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性增加煤層透氣性的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)的大部分高瓦斯突出煤層透氣性很低，不利于瓦斯抽采，在煤層抽采前需要進(jìn)行煤層增透，改造煤層透氣性，為煤層的瓦斯抽采創(chuàng)造條件。目前的增透技術(shù)主要包括層內(nèi)技術(shù)和層外技術(shù)兩大類(lèi)，層內(nèi)技術(shù)包括水力壓裂、水力割縫、水力沖孔等增透技術(shù)，層外技術(shù)主要為保護(hù)層開(kāi)采增透技術(shù)。

我國(guó)很多高瓦斯礦井的煤層頂?shù)装逦恢枚假x存有含水層。為防止突水事故的發(fā)生，在煤層開(kāi)采前需要對(duì)含水層進(jìn)行放水。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)含水巖層放水，不僅消除了工作面水患，而且煤層的透氣性也顯著增大，煤層瓦斯抽采效果顯著提高。

經(jīng)分析，對(duì)煤層的鄰近含水層進(jìn)行放水后，煤層的透氣性增加，其機(jī)理與保護(hù)層開(kāi)采增加被保護(hù)層的透氣性機(jī)理相同。保護(hù)層開(kāi)采之后，由于巖層移動(dòng)、應(yīng)力降低、裂隙發(fā)育使得被保護(hù)層獲得卸壓增透效果。同理，含水巖層就好像保護(hù)層，含水巖層放水的過(guò)程相當(dāng)于保護(hù)層開(kāi)采的過(guò)程。水賦存在巖層中是占有空間的，巖層放水后在巖層內(nèi)留出的空隙，為上部煤巖層的移動(dòng)變形提供了空間，該空間相對(duì)于保護(hù)層工作面的采空區(qū)。兩者的不同之處是放水后留下的空間有限，而保護(hù)層采空區(qū)很大，有利于上部巖層的移動(dòng)變形。但是煤系地層中的含水層很厚，有些達(dá)幾十米，因此對(duì)含水層放水后留下的空間可以使得上部煤層有一個(gè)足夠的膨脹變形，為上部煤層的移動(dòng)變形、應(yīng)力降低和透氣性增加提供足夠的空間。

待含水巖層放水后，上部的煤層透氣性顯著增加，然后向煤層施工鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采，可大幅度降低鉆孔工程量和瓦斯抽采時(shí)間，且可以保證良好的瓦斯抽采效果。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是針對(duì)低透氣性煤層底板賦存含水層條件，提供一種方法簡(jiǎn)單、操作方便、提高瓦斯抽采效果的高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性增加煤層透氣性的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性增加煤層透氣性的方法，包括如下步驟：

a.首先在高瓦斯低透氣性煤層相對(duì)應(yīng)的含水巖層下方施工至少一個(gè)巖石巷道；?

b.從巖石巷道中向含水巖層施工多個(gè)放水鉆孔，鉆孔直徑不小于90mm，

c．放水鉆孔施工結(jié)束后采用金屬套管和水泥進(jìn)行封孔，并在孔口安裝控制閥門(mén)；

d.?在巖石巷道內(nèi)設(shè)置水倉(cāng)，并安裝抽水泵，放水鉆孔放出的水經(jīng)過(guò)巷道底板的水溝流入水倉(cāng)，定時(shí)進(jìn)行排水；

e.隨著對(duì)含水巖層的放水，使得鄰近煤巖層的應(yīng)力降低，鄰近煤巖層內(nèi)產(chǎn)生新的裂隙，迫使上部的高瓦斯低透氣性煤層透氣性增加，從而提高高瓦斯低透氣性煤層的瓦斯抽采效果。

所述巖石巷道的位置應(yīng)選擇有利于巖層放水的位置，巖石巷道的斷面不小于12m²；所述施工多個(gè)放水鉆孔的鉆孔間距根據(jù)含水巖層厚度和放水半徑確定。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，進(jìn)行煤層下方賦存含水巖層的高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性煤層的增透，可提高煤層透氣性300倍以上，抽采鉆孔工程量減小三分之二以上，抽采時(shí)間雖短一倍以上。對(duì)于在煤層底板內(nèi)賦存含水巖層的礦井，可從含水層的下部巖層中施工一條巖石巷道，從該巷道中向含水巖層施工放水鉆孔，根據(jù)鉆孔的放水半徑確定鉆孔間距。將巖層中的水排出后，可使得含水巖層及鄰近煤巖層應(yīng)力降低、裂隙發(fā)育，進(jìn)而使得上部的煤層透氣性增大，為煤層瓦斯抽采創(chuàng)造有利條件。本發(fā)明可以現(xiàn)在提高煤層透氣性，為高瓦斯突出煤層瓦斯的高效抽采創(chuàng)造條件。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工程量小，效果好，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明巖層排水增加煤層透氣性的方法示意圖。

圖中：1—高瓦斯低透氣性煤層；2—含水巖層；3—巖石巷道；4—放水鉆孔；5—裂隙；6—其他巖層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

本發(fā)明的高瓦斯低透氣性煤層區(qū)域性增加煤層透氣性的方法，首先在高瓦斯低透氣性煤層1相對(duì)應(yīng)的含水巖層2下方施工至少一條巖石巷道3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，圖1所示為一個(gè)巖石巷道3，在巖石巷道3內(nèi)設(shè)置水倉(cāng)，并安裝抽水泵，所述巖石巷道3位置的應(yīng)選擇有利于巖層放水，巷道斷面不小于12m²。然后從巖石巷道3中向含水巖層2方向施工不同角度的多個(gè)放水鉆孔4，鉆孔直徑不小于90mm，所述施工多個(gè)放水鉆孔4的鉆孔間距根據(jù)含水巖層厚度和放水半徑確定。放水鉆孔4施工結(jié)束后需要采用金屬套管和水泥進(jìn)行封孔，在孔口安裝控制閥門(mén)，可根據(jù)水量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)和關(guān)啟。最后含水巖層2大面積放水后，需要從巖石巷道3向煤層1施工考察鉆孔，進(jìn)行煤層透氣性的考察，為后期煤層中抽采鉆孔的間距確定提供依據(jù)。多個(gè)放水鉆孔4穿過(guò)其他巖層6進(jìn)入含水層，放水鉆孔放出的水經(jīng)過(guò)巷道底板的水溝流入水倉(cāng)，定時(shí)進(jìn)行排水。隨著對(duì)含水巖層2的放水，使得鄰近煤巖層的應(yīng)力降低，鄰近煤巖層內(nèi)產(chǎn)生新的裂隙5，迫使上部的高瓦斯低透氣性煤層1透氣性增加，從而提高高瓦斯低透氣性煤層1的瓦斯抽采效果。