[發(fā)明專利]地面高效抽采多層位老空區(qū)煤層氣的防滅火抽采方法

有效

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• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113756857B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振;楊鵬;楊曉軍;馮國瑞;劉繼勇;康天慧;張慧芳;余奕睿;劉一鳴;楊潔;張純旺;王志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B33/13;E21F17/103;E21F17/18;E21F5/00;E21F5/04
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開了一種地面高效抽采多層位老空區(qū)煤層氣的防滅火抽采方法，通過向最上部同一水平層位多個老空區(qū)卸壓解吸帶的上部邊界處注入大量漿體材料及聚氨酯材料，形成覆蓋整個老空區(qū)的隔氧層，同時在老空區(qū)相鄰的生產(chǎn)礦井靠近老空區(qū)邊界煤柱一側(cè)施工密閉墻隔絕相鄰生產(chǎn)礦井的空氣涌入老空區(qū)，施工完畢后，用SFsubgt;6/subgt;示蹤氣體、氧氣傳感器驗(yàn)證老空區(qū)的密閉性。然后從地面向中央老空區(qū)內(nèi)部施工垂直井，抽采多層位老空區(qū)煤層氣；抽采過程中，針對老空區(qū)不同位置處的溫度傳感器和CO傳感器的示數(shù)變化，及時采取相應(yīng)的滅火措施，消除了煤層氣抽采過程中的火災(zāi)隱患。該方法解決了老空區(qū)煤層氣地面抽采時遺煤自燃及爆炸事故，保證了煤層氣抽采的安全進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地面高效抽采多層位老空區(qū)煤層氣的防滅火抽采方法，屬于煤層氣抽采防滅火技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著煤炭行業(yè)持續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，一大批開采技術(shù)落后的小煤窯以及煤炭資源枯竭的煤礦陸續(xù)關(guān)閉，而這些關(guān)閉的礦井仍然殘存著大量的瓦斯資源。從2010年以來，全國累計關(guān)閉煤礦近3萬處，預(yù)計2030年達(dá)15000處。預(yù)計全國關(guān)閉煤礦殘存煤層氣5000億立方米，僅山西就有2000億立方米。煤層氣作為一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源和化工原料，對其進(jìn)行合理抽采對于我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，緩解天然氣供應(yīng)壓力具有重要意義。

然而我國煤礦老空區(qū)煤層氣抽采尚處于起步階段，且現(xiàn)有老空區(qū)煤層氣抽采以地面抽采為主。對于我國大多數(shù)煤礦開采后形成的垮落式老空區(qū)，隨著上覆巖層的垮落極易在地面形成裂隙，構(gòu)成連通老空區(qū)的漏風(fēng)通道。再加之開采過程受制于技術(shù)條件限制，煤礦開采率較低，老空區(qū)留有較多遺煤。因此，老空區(qū)地面抽采過程中易受遺煤自燃影響，嚴(yán)重制約著老空區(qū)煤層氣的安全高效開采。

目前針對老空區(qū)煤層氣抽采過程中的防火研究甚少。中國專利CN105971563A公布了一種上、下部都為刀柱法開采形成的復(fù)合老空區(qū)的煤層氣抽采方法；中國專利CN106014345A公布了一種下部垮落法形成的復(fù)合老空區(qū)的煤層氣的抽采方法。但上述抽采技術(shù)僅適用于自然發(fā)火傾向性小、地表與老空區(qū)未溝通的簡單工況。并不能用來解決老空區(qū)存在地面漏風(fēng)通道以及遺煤自然發(fā)火性較強(qiáng)的復(fù)雜工況。中國專利CN110486079B公布了一種特厚煤層分層開采的瓦斯抽采方法，該方法運(yùn)用沿空留巷技術(shù)，在沿空留巷巷道向下區(qū)段工作面回風(fēng)巷施工鉆孔，待工作面每經(jīng)過一組鉆孔，經(jīng)鉆孔對采空區(qū)瓦斯抽采完成后，便向已抽采瓦斯的采空區(qū)內(nèi)注入氮?dú)庥糜诜罍缁稹ｋm然上述方法在一定程度上探索了在采空區(qū)瓦斯抽采過程防滅火，但這是在生產(chǎn)礦井邊采邊抽的前提下以及對采空區(qū)的情況有細(xì)致的了解和掌握的情況下進(jìn)行的防滅火技術(shù)探索。而老空區(qū)瓦斯抽采防滅火屬于礦井閉坑后全封閉空間內(nèi)的防滅火，地面無法得知老空區(qū)內(nèi)部情況，其內(nèi)部不具備人員和設(shè)備可由井下巷道到達(dá)的條件。正由于此，老空區(qū)防滅火和生產(chǎn)礦井采動采空區(qū)防滅火有本質(zhì)區(qū)別。因此，上述方法并不能完全適用于老空區(qū)瓦斯的抽采。綜上所述，目前沒有老空區(qū)地面抽采瓦斯的過程中如何防滅火的針對性方法。

事實(shí)上，煤層開采后，上覆巖層垮落，經(jīng)過長時間充分發(fā)育，地面易形成裂縫，進(jìn)而造成地表空氣在地面鉆井抽采負(fù)壓的作用下進(jìn)入老空區(qū)。尤其是對于埋藏比較淺的煤層，煤層開采后，極易形成地面裂縫。極大程度造成了滿足遺煤自然發(fā)火條件，造成嚴(yán)重火災(zāi)事故（爆炸），進(jìn)而造成地面鉆井失效。對于老空區(qū)發(fā)生火災(zāi)，不同于采動采空區(qū)發(fā)火，各種滅火設(shè)備及人員不可由礦井原有巷道、硐室運(yùn)輸?shù)嚼峡諈^(qū)內(nèi)部。因此，現(xiàn)有的采動采空區(qū)滅火技術(shù)無法應(yīng)用到老空區(qū)防滅火中，當(dāng)前老空區(qū)防滅火措施尚處于空白狀態(tài)。因此，研究如何防止在瓦斯抽采過程中老空區(qū)發(fā)生火災(zāi)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明從防治老空區(qū)火災(zāi)以及安全高效抽采老空區(qū)煤層氣的角度出發(fā)，提出了地面抽采高效多層位老空區(qū)煤層氣的防滅火抽采技術(shù)，在保證安全的前提下，考慮經(jīng)濟(jì)成本，最大程度的利用了廢棄煤層氣資源。

本發(fā)明提供了一種地面高效抽采多層位老空區(qū)煤層氣的防滅火抽采方法，包括以下步驟：