[發(fā)明專利]一種多階段提高煤層鉆孔瓦斯抽采濃度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410433418.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104314607A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡勝勇;馮國瑞;李振;郭軍;張鈺亭;張玉江;白錦文;戚庭野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B33/12;E21B33/13
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層瓦斯抽采鉆孔封孔方法，具體為一種多階段提高煤層鉆孔瓦斯抽采濃度的方法。

背景技術(shù)

近年來隨著開采深度的不斷增加，地應(yīng)力與瓦斯壓力不斷增大，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)越來越嚴(yán)重，瓦斯事故己成為我國煤礦災(zāi)害中危害最大的自然災(zāi)害之一。鉆孔抽采煤層瓦斯是目前確保煤礦安全的重要措施。瓦斯抽采效果與鉆孔密封質(zhì)量密切相關(guān)，目前鉆孔密封質(zhì)量差嚴(yán)重制約了井下瓦斯抽采量及鉆孔使用壽命。

目前我國煤礦已有的鉆孔封孔方法如聚氨酯、水泥漿、封孔器封孔等均采用一次成型封孔方式。當(dāng)瓦斯抽采濃度下降時(shí)，無法再次提高瓦斯?jié)舛取Ｒ延蟹饪追椒ǖ墓残詥栴}在于未考慮采動(dòng)作用下鉆孔周邊裂隙場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化的實(shí)際情況。正在抽采瓦斯的鉆孔圍巖在礦山壓力持續(xù)作用下會(huì)重新出現(xiàn)新的漏氣裂隙，鉆孔的密封性隨采動(dòng)作用不可避免的遭到破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述不足，提供一種多階段提高煤層鉆孔瓦斯抽采濃度的方法。該方法考慮鉆孔圍巖裂隙發(fā)育導(dǎo)致鉆孔瓦斯?jié)舛认陆档膶?shí)際情況，能夠多次提高瓦斯抽采濃度，實(shí)現(xiàn)鉆孔高濃度可持續(xù)抽采。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種多階段提高煤層鉆孔瓦斯抽采濃度的方法，包括以下步驟：1)將煤層中已形成的鉆孔的孔口段擴(kuò)孔，形成直徑和深度分別為120～200mm和6～15m的擴(kuò)孔區(qū)；

2)分別采用蘸有聚氨酯的棉布間隔捆綁抽采管前部及n個(gè)注漿管的前部，其中2≦n≦5；將注漿管與抽采管一并送入擴(kuò)孔區(qū)內(nèi)，蘸有聚氨酯的棉布膨脹后由擴(kuò)孔區(qū)前部向孔口順次形成n+1段封孔段，位于最前部的封孔段由捆綁在抽采管前部的蘸有聚氨酯的棉布形成，為第一封孔段，余下的封孔段由內(nèi)向外分別為第二封孔段，第三封孔段……；相鄰的封孔段之間構(gòu)成密閉腔，由擴(kuò)孔區(qū)前部向外分別為第一密閉腔、第二密閉腔……一共構(gòu)成n個(gè)密閉腔；每個(gè)注漿管分別伸入一個(gè)密閉腔之中；伸入第一密閉腔的為第一注漿管，伸入第二密閉腔的為第二注漿管……；

3)打開抽采管上的閥門開始抽采煤層中瓦斯，待瓦斯?jié)舛认陆抵?0％以下時(shí)，關(guān)閉閥門，經(jīng)第一注漿管向第一密閉腔中注入水泥砂漿，形成第一充填區(qū)；

4)第二次打開抽采管上的閥門繼續(xù)抽采煤層中瓦斯，待瓦斯?jié)舛鹊诙蜗陆抵?0％以下時(shí)，關(guān)閉閥門，經(jīng)第二注漿管向第二密閉腔中注入水泥砂漿，形成第二充填區(qū)；

5)第三次打開抽采管上的閥門開始抽采抽采煤層中瓦斯，按照上述步驟類推，直到通過第n注漿管向第n密閉腔中注入水泥砂漿，此時(shí)第n+1次打開抽采管上的閥門開始抽采瓦斯，待瓦斯?jié)舛茸罱K下降至16％以下時(shí)，關(guān)閉閥門，停止抽采瓦斯。

本發(fā)明的工作原理具體是：用棉布和聚氨酯配合進(jìn)行初次封孔，初次封孔形成n+1個(gè)封孔段、n個(gè)密閉腔，盡管此時(shí)煤層鉆孔周圍裂隙區(qū)至M₁(圖1所示)，但由于初采瓦斯壓力遠(yuǎn)大于巷道內(nèi)空氣大氣壓故空氣不會(huì)從裂隙通道進(jìn)入抽采管。隨瓦斯抽采進(jìn)行，煤層內(nèi)瓦斯壓力下降，由于抽采管氣體負(fù)壓作用部分空氣沿裂隙通道進(jìn)入煤層鉆孔造成瓦斯?jié)舛认陆担?dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?0％以下時(shí)，第一注漿管向第一密閉腔注入水泥砂漿，將M₁裂隙區(qū)封填。封孔形成的第一充填區(qū)有效阻隔了M₁裂隙通道，瓦斯?jié)舛壬仙藭r(shí)進(jìn)行第二次瓦斯抽采。采動(dòng)作用下煤層鉆孔附近裂隙場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化，裂隙區(qū)擴(kuò)展至M₂(圖2所示)，此時(shí)第二注漿管向第二密閉腔內(nèi)注入水泥砂漿，將M₂封填。此時(shí)封孔形成的第二充填區(qū)阻斷了空氣進(jìn)入抽采管的M₂裂隙通道，進(jìn)而瓦斯集聚濃度上升此時(shí)進(jìn)行第三次瓦斯抽采。這樣依次類推，直到進(jìn)行n次注漿，并開始n+1次瓦斯抽采，此時(shí)隨時(shí)間推移裂隙區(qū)在采動(dòng)作用下擴(kuò)展至最外側(cè)的M_n處，當(dāng)瓦斯?jié)舛认陆抵?6％以下時(shí)由于采掘交替鉆孔壽命已到，不再進(jìn)行鉆孔封堵，此時(shí)停止瓦斯抽采。

本發(fā)明的有益效果：

(1)當(dāng)鉆孔瓦斯抽采濃度下降時(shí)，能夠多次有效的提高瓦斯抽采濃度，延長了鉆孔抽采周期，實(shí)現(xiàn)了鉆孔瓦斯可持續(xù)抽采。

(2)高濃度抽采保證了抽采系統(tǒng)的安全性(瓦斯爆炸界限5～16％)；提高瓦斯利用率，減少溫室氣體排放；防止低濃度抽采時(shí)，孔外裂隙中高濃度氧氣引起煤自燃，進(jìn)而發(fā)生燃爆。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鉆孔封孔工藝示意圖。

圖2是多次提高鉆孔瓦斯抽采濃度工藝示意圖。