[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711083415.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107842350B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉;韓穎;王利;宋紅娜;李賢忠;衡帥;張帆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/243
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/243;E21B33/13;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州豫開(kāi)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）鉆安裝孔：在預(yù)施工抽采鉆孔地點(diǎn)，采用不小于φ120mm的鉆頭鉆安裝孔，鉆安裝孔的深度5～8m；

（2）安裝并固定孔口密封連接管件：安裝孔鉆進(jìn)完成后，將孔口密封連接管件安裝到安裝孔的孔口內(nèi)，然后通過(guò)在孔口密封連接管件的中心通道向安裝孔內(nèi)注入水泥砂漿，水泥砂漿由安裝孔的底部再充入到安裝孔內(nèi)壁與孔口密封連接管件外壁之間的環(huán)形間隙，直到充滿(mǎn)整個(gè)安裝孔和孔口密封連接管件的中心通道，凝固24h；

（3）瓦斯抽采鉆孔施工：根據(jù)設(shè)計(jì)瓦斯抽采鉆孔的長(zhǎng)度，選擇采用直徑為φ42mm、φ75mm、φ94mm、φ114mm和φ120mm的鉆頭沿孔口密封連接管件的中心線(xiàn)進(jìn)行鉆孔，先將孔口密封連接管件內(nèi)的凝固的水泥砂漿鉆出后，再鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；

（4）在瓦斯抽采鉆孔內(nèi)放置CaC₂；

（5）礦井壓水管路連接孔口密封連接管件，將水噴射至瓦斯抽采鉆孔內(nèi)，射流完成后關(guān)閉孔口密封連接管件；

（6）在瓦斯抽采鉆孔內(nèi)的CaC₂與水反應(yīng)生成Ca(OH)₂和C₂H₂，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱，在熱作用下，煤層瓦斯加速解吸，同時(shí)，CaC₂與水反應(yīng)可燃燒，由于瓦斯抽采鉆孔內(nèi)也存在少量的空氣，在空氣的作用下，瓦斯抽采鉆孔內(nèi)的CH₄與C₂H₂和空氣的共同作用下發(fā)生小型燃燒或爆炸，進(jìn)一步釋放熱量，進(jìn)一步促進(jìn)煤層瓦斯的解吸；小型爆炸時(shí)，也對(duì)瓦斯抽采鉆孔的孔壁產(chǎn)生破壞，形成裂縫卸壓區(qū)，進(jìn)一步提高煤層瓦斯解吸率；

（7）將孔口密封連接管件接抽采管，聯(lián)管進(jìn)行瓦斯抽采；

（8）當(dāng)瓦斯抽采進(jìn)行24h后，瓦斯抽采鉆孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档偷?0%，重復(fù)步驟（4）～（7）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：孔口密封連接管件包括內(nèi)外兩端通透的管體，管體的外端同軸向固定連接有環(huán)形安裝板，環(huán)形安裝板的內(nèi)徑等于管體的外徑，環(huán)形安裝板外表面通過(guò)緊固螺栓連接有將管體外端口封堵的法蘭盤(pán)，環(huán)形安裝板與法蘭盤(pán)之間設(shè)置有密封墊板，管體外圓周表面固定設(shè)置有將環(huán)形間隙的外端口封堵的環(huán)形堵板，環(huán)形堵板的外徑大于安裝孔的內(nèi)徑；

法蘭盤(pán)左側(cè)和右側(cè)分別連接有第一管接頭和第二管接頭，第一管接頭上設(shè)置有第一閥門(mén)，第二管接頭上設(shè)置有第二閥門(mén)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：管體外圓周表面均勻設(shè)置有若干個(gè)位于安裝孔內(nèi)的限位凸塊，限位凸塊與環(huán)形間隙內(nèi)的注入的水泥砂漿接觸使管體在安裝孔內(nèi)固定牢靠。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：環(huán)形安裝板外側(cè)面同軸向開(kāi)設(shè)有呈圓形的密封槽，法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與密封槽對(duì)應(yīng)的密封凸環(huán)，密封槽的槽口寬度大于密封凸環(huán)的寬度，密封槽和密封凸環(huán)的橫截面的外輪廓均呈弧線(xiàn)段；在緊固螺栓的作用下，密封凸環(huán)將密封墊板頂壓到密封槽內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：步驟（4）具體過(guò)程為：瓦斯抽采鉆孔施工完成后，將密封墊板安裝在環(huán)形安裝板和法蘭盤(pán)之間，使用緊固螺栓將法蘭盤(pán)、第一管接頭和第二管接頭連接到管體外端部，打開(kāi)第一閥門(mén)，關(guān)閉第二閥門(mén)，將CaC₂顆粒物放入第一管接頭內(nèi)，采用礦井壓風(fēng)將CaC₂顆粒物吹入瓦斯抽采鉆孔內(nèi)，最后關(guān)閉第一閥門(mén)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：步驟（5）具體過(guò)程為：將第一管接頭接礦井壓水管路，打開(kāi)第一閥門(mén)，高壓水噴射至瓦斯抽采鉆孔內(nèi)，射流完成后關(guān)閉第一閥門(mén)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤礦井下高殘余瓦斯含量煤層提高抽采率的方法，其特征在于：步驟（7）具體過(guò)程為：將第一管接頭接 抽采管，聯(lián)管進(jìn)行抽采準(zhǔn)備，使用瓦斯檢測(cè)儀連接第二管接頭，打開(kāi)第二閥門(mén)，測(cè)試瓦斯抽采鉆孔內(nèi)CH₄氣體濃度及溫度，當(dāng)溫度下降至30℃以下且鉆孔內(nèi)CH₄濃度不低于60%，打開(kāi)第一閥門(mén)進(jìn)行抽采；否則，繼續(xù)等待鉆孔內(nèi)溫度下降及甲烷解吸，直至滿(mǎn)足上述條件后進(jìn)行抽采。