[發明專利]一種電脈沖致裂與注氣驅替相協同的區域瓦斯抽采方法

在審

• 申請號: 202010344172.6
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111520182A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 劉廳;張祥良;林柏泉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B7/00;E21B43/26;E21B43/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種電脈沖致裂與注氣驅替相協同的區域瓦斯抽采方法，首先在待瓦斯治理區域煤層巷幫依次施工正電極鉆孔和負電極鉆孔，然后將注氣裝置、負電極安裝在負電極鉆孔中，排氣裝置和正電極安裝在正電極鉆孔中。利用高壓電脈沖裝置對煤層進行重復放電，在煤層內部形成空間網絡狀的裂隙結構，使游離的瓦斯得到釋放。抽采完游離態的瓦斯后，利用注氣系統向煤層中注入具有驅替瓦斯效果的氣體，利用驅替性氣體進一步使煤孔隙中吸附的瓦斯得到解吸，再對解吸后的瓦斯進一步抽采，從而使煤層中的瓦斯得到充分的抽采，滿足井下施工的要求。

技術領域

本發明涉及一種電脈沖致裂與注氣驅替相協同的區域瓦斯抽采方法，屬于煤礦井下區域煤層致裂增透與瓦斯抽采領域，尤其適用于高吸附、低透氣、難解吸的瓦斯煤層作業。

背景技術

近年來，隨著煤礦開采深度的加深，煤礦開采過程中面臨的高瓦斯、低透氣、難解吸等問題日益突出，而解決這些問題的關鍵在于瓦斯抽采。煤層增透技術是解決低透氣煤層瓦斯抽采的重要手段。相關研究表明，抽采的瓦斯主要包括游離態和吸附態，而現有的增透技術如水力壓裂、水力割縫、電脈沖致裂等，往往只能夠對游離態的瓦斯進行抽采，對于吸附態的瓦斯無法做到正常的抽采。因此，迫切需要提供一種簡單高效、安全快捷的煤層瓦斯抽采方法。

發明內容

本發明的目的是針對煤礦開采過程中面臨的高瓦斯、低透氣、難解吸等日益突出的難題，提供一種更加簡單高效、抽采效果更加充分的電脈沖致裂與注氣驅替相協同的區域瓦斯抽采方法。

為實現上述目的，本發明提供一種電脈沖致裂與注氣驅替相協同的區域瓦斯抽采方法，包括以下步驟：

S1、采用常規的鉆孔方式在待瓦斯治理區域煤層中鉆取穿層鉆孔，鉆孔按照正電極鉆孔、負電極鉆孔的交替方式布置，穿層鉆孔頂端穿過煤層頂板2-3m；

S2、鉆孔施工完成后，將注氣管送入負電極鉆孔的底部，將排氣管送入負電極鉆孔相鄰的正電極鉆孔底部，利用絕緣高壓膠管二將負電極送入負電極鉆孔底部，利用絕緣高壓膠管一將正電極送入正電極鉆孔底部，并保證負電極和正電極與煤層緊密接觸，負電極和正電極分別與高壓充電電源電連接，安裝完成后分別對負電極鉆孔、正電極鉆孔進行封孔，將伸出孔口外露端的注氣管與注氣系統相連接，將伸出孔口外露端的排氣管與抽采系統相連接，同時將絕緣高壓膠管二、絕緣高壓膠管一密封；

S3、電極連接完成后，向高壓充電電源中充入預設電壓500-1500kV，并打開高壓放電開關對煤層進行放電，重復放電200-300次；

S4、當向煤層同一地點重復放電200-300次后，將正電極和負電極分別向鉆孔方向移動2-3m，然后重復步驟S3，直至正電極和負電極距離鉆孔2-3m時停止放電，關閉高壓放電開關；

S5、開啟抽采節流閥和抽采系統，對電脈沖致裂后煤層中游離的和部分解吸的瓦斯進行抽采；

S6、當瓦斯抽采濃度下降到正常范圍的30％-40％時關閉抽采節流閥和抽采系統，然后開啟注氣控制閥和注氣系統，向煤層中注入一定壓力的驅替氣體，驅趕和替換煤層孔隙中無法正常解吸的瓦斯，并維持注氣壓力恒定一段時間；

S7、關閉注氣控制閥和注氣系統，開啟抽采節流閥、抽采系統以及氣體分離裝置，分離后的瓦斯通過抽采管道流入地面進行儲存，分離的驅替氣體存于井下進行再次利用；

S8、重復操作步驟S3、S4、S5、S6、S7，達到最佳的瓦斯抽采效果。

優選的，所述驅替氣體為二氧化碳或干空氣。

優選的，所述正電極鉆孔與所述負電極鉆孔的孔口間距為3-8m。

優選的，所述的驅替時間為10-60天，驅替氣體的壓力范圍為1-5MPa。

進一步地，所述抽采管路上還設置有瓦斯濃度檢測裝置，用于實時檢測瓦斯抽采濃度。