一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法
【專(zhuān)利摘要】一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，將瓦斯抽采管(7)插入鉆孔內(nèi)；井下負(fù)壓抽采主管路(1)與三通球閥(5)的管路上設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置(3)、溫度監(jiān)測(cè)裝置(4)，瓦斯抽采管上有火花發(fā)生器(6)，當(dāng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到瓦斯抽采管中瓦斯?jié)舛仍?％?10％范圍內(nèi)，火花發(fā)生器接通電源使鉆孔內(nèi)瓦斯發(fā)生燃爆；對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽采；當(dāng)監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)警戒值或抽采氣體溫度超過(guò)警戒值后，向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃。該方法利用瓦斯抽采鉆孔濃度的自然衰減特性多次誘爆，能夠增加孔壁周?chē)后w裂隙發(fā)育，持續(xù)提高煤層瓦斯透氣性，適用于高瓦斯低透氣性煤層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層増透的抽采方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層增透的抽采方法，具體是一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，屬于瓦斯增透抽采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤層透氣性比美國(guó)和澳大利亞低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，煤層增透是提高瓦斯抽采量的主要途徑。目前煤礦采用的單一煤層主要增透措施包括水力化增透和爆破增透兩種措施，然而這兩種增透措施均存在一定的局限性:水力增透措施如水力壓裂、水力割縫和水力沖孔等在松軟低透煤層易誘發(fā)塌孔、噴孔等孔內(nèi)事故，堵塞瓦斯流動(dòng)通道，且受水表面張力限制，滲透范圍有限。水力壓裂的起裂壓強(qiáng)為25MPa，極易誘發(fā)煤與瓦斯突出;爆破增透如炸藥爆破和液態(tài)CO2爆破也都存在誘發(fā)塌孔的問(wèn)題，且需要額外施工控制鉆孔，操作工藝復(fù)雜，僅適用于工作面掘進(jìn)消突。
[0003]氣體燃爆致裂具有滲透范圍廣、沖擊能量可控、可循環(huán)爆破、操作安全等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利2015年01月28日公開(kāi)的一種公開(kāi)號(hào)為CN104314605A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法”和中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利2014年12月24日公開(kāi)的一種公開(kāi)號(hào)為CN104234739A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法”均提出了一種向鉆孔主動(dòng)注入空氣，使孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档偷阶罴驯舛确秶?，然后引爆孔?nèi)瓦斯致裂的方法，上述方法依靠主動(dòng)注氣的方式稀釋瓦斯，存在孔內(nèi)瓦斯?jié)舛确植疾痪鶆虻膯?wèn)題，孔內(nèi)可引爆瓦斯?jié)舛确植紖^(qū)域不均勻、不連續(xù)，容易導(dǎo)致點(diǎn)火引爆失效和孔內(nèi)燃爆范圍受限，且未涉及燃爆后孔內(nèi)發(fā)生煤自燃的安全防護(hù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，該方法可以使孔內(nèi)可引爆瓦斯?jié)舛确植季鶆颉⑦B續(xù)，不會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火引爆失效和孔內(nèi)燃爆范圍受限的問(wèn)題出現(xiàn)，且可以防止燃爆后口內(nèi)發(fā)生煤自燃的現(xiàn)象發(fā)生，能夠增加孔壁周?chē)后w裂隙發(fā)育，持續(xù)提高煤層瓦斯透氣性，適用于高瓦斯低透氣性煤層。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種誘導(dǎo)瓦斯抽采鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆增透方法，該方法包括以下步驟:
[0006]a.將一定長(zhǎng)度的瓦斯抽采管插入鉆孔內(nèi)，接著采用帶壓水泥注漿封孔工藝密封鉆孔與瓦斯抽采管之間的間隙；三通球閥的一端與瓦斯抽采管伸出鉆孔的一端連通，一端與井下負(fù)壓抽采主管路的一端連通，一端與注水管連接;在井下負(fù)壓抽采主管路與三通球閥連接的管路上依次設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置、溫度監(jiān)測(cè)裝置，在三通球閥與鉆孔連接的瓦斯抽采管上設(shè)有火花發(fā)生器，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置、溫度監(jiān)測(cè)裝置、三通球閥、火花發(fā)生器均通過(guò)控制線與控制器連接；
[0007]b.當(dāng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到瓦斯抽采管中的瓦斯?jié)舛仍?.2%_9.8%范圍內(nèi)，給火花發(fā)生器接通電源使鉆孔內(nèi)瓦斯發(fā)生燃爆；
[0008]c.鉆孔內(nèi)瓦斯燃爆后，由控制器控制打開(kāi)三通球閥使瓦斯抽采管與井下負(fù)壓抽采主管路連通，對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽采；
[0009]d.當(dāng)一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)警戒值或溫度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到抽采氣體溫度超過(guò)警戒值后，通過(guò)三通球閥控制注水管向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；
[0010]e.當(dāng)瓦斯?jié)舛仍俅芜M(jìn)入9.2%-9.8%范圍內(nèi)時(shí)，重復(fù)步驟b、dPd，重復(fù)對(duì)孔內(nèi)瓦斯點(diǎn)火燃爆。
[0011]進(jìn)一步，一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到的一氧化碳濃度的警戒值為24-50ppm。
[0012]進(jìn)一步，溫度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到的警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍。
[0013]進(jìn)一步，注水量為鉆孔體積的30%_40%。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法利用瓦斯抽采鉆孔濃度的自然衰減特性，當(dāng)抽采后期鉆孔整個(gè)空間濃度降低到最佳爆炸點(diǎn)9.5 %左右時(shí)，點(diǎn)火引爆孔內(nèi)瓦斯，此時(shí)孔內(nèi)瓦斯?jié)舛确植枷鄬?duì)均勻，連續(xù)性好，爆炸范圍廣，爆炸波傳導(dǎo)效率高，產(chǎn)生的致裂能量大，本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)孔內(nèi)一氧化碳和溫度的變化預(yù)判因循環(huán)多次燃爆導(dǎo)致孔內(nèi)煤體自然的風(fēng)險(xiǎn)，并采用向孔內(nèi)注入一定量的水防治該條件下煤自燃的發(fā)生。該方法利用瓦斯抽采鉆孔濃度的自然衰減特性多次誘爆，能夠增加孔壁周?chē)后w裂隙發(fā)育，持續(xù)提高煤層瓦斯透氣性，適用于高瓦斯低透氣性煤層。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工作示意圖。
[0016]圖中:1、井下負(fù)壓抽采主管路，2、瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置，3、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置，4、溫度監(jiān)測(cè)裝置，5、三通球閥，6、火花發(fā)生器，7、瓦斯抽采管，8、控制器，9、注水管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，包括以下步驟:
[0019]a.將一定長(zhǎng)度的瓦斯抽采管7插入鉆孔內(nèi)，接著采用帶壓水泥注漿封孔工藝密封鉆孔與瓦斯抽采管7之間的間隙;三通球閥5的一端與瓦斯抽采管7伸出鉆孔的一端連通，一端與井下負(fù)壓抽采主管路I的一端連通，一端與注水管9連接;在井下負(fù)壓抽采主管路I與三通球閥5連接的管路上依次設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3、溫度監(jiān)測(cè)裝置4，在三通球閥5與鉆孔連接的瓦斯抽采管7上設(shè)有火花發(fā)生器6，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3、溫度監(jiān)測(cè)裝置4、三通球閥5、火花發(fā)生器6均通過(guò)控制線與控制器8連接；
[0020]b.當(dāng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2監(jiān)測(cè)到瓦斯抽采管7中的瓦斯?jié)舛仍?.2%_9.8%范圍內(nèi)，給火花發(fā)生器6接通電源使鉆孔內(nèi)瓦斯發(fā)生燃爆；
[0021]c.鉆孔內(nèi)瓦斯燃爆后，由控制器8控制打開(kāi)三通球閥5使瓦斯抽采管7與井下負(fù)壓抽采主管路I連通，對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽采；
[0022]d.當(dāng)一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)警戒值或溫度監(jiān)測(cè)裝置5監(jiān)測(cè)到抽采氣體溫度超過(guò)警戒值后，通過(guò)三通球閥5控制注水管9向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；
[0023]e.當(dāng)瓦斯?jié)舛仍俅芜M(jìn)入9.2%-9.8%范圍內(nèi)時(shí)，重復(fù)步驟b、c和d，重復(fù)對(duì)孔內(nèi)瓦斯點(diǎn)火燃爆。
[0024]一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3監(jiān)測(cè)到的一氧化碳濃度的警戒值為24_50ppm，當(dāng)一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)警戒值，通過(guò)三通球閥5向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃發(fā)生，該一氧化碳濃度值為24-50ppm。
[0025]溫度監(jiān)測(cè)裝置4監(jiān)測(cè)到的警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍，當(dāng)溫度監(jiān)測(cè)裝置4監(jiān)測(cè)到抽采氣體溫度超過(guò)警戒值后，通過(guò)三通球閥5向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃發(fā)生，該警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍。
[0026]所述注水量為鉆孔體積的30%-40%。
[0027]實(shí)施例
[0028]a.將長(zhǎng)20m的瓦斯抽采管7插入直徑為94mm、深10m的鉆孔內(nèi)，接著采用帶壓水泥注漿封孔工藝密封鉆孔，將瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3、溫度監(jiān)測(cè)裝置4設(shè)置在井下負(fù)壓抽采主管路I的管路上，火花發(fā)生器6設(shè)置在瓦斯抽采管7的管路上，通過(guò)何種方式將火花發(fā)生器6與瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3、溫度監(jiān)測(cè)裝置4通過(guò)三通球閥5隔咼分開(kāi)；
[0029]b.當(dāng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置2監(jiān)測(cè)到瓦斯抽采管7的瓦斯?jié)舛葹?.3%時(shí)，關(guān)閉三通球閥5，給火花發(fā)生器6接通電源使鉆孔內(nèi)瓦斯發(fā)生燃爆；
[0030]c.鉆孔內(nèi)瓦斯燃爆后將瓦斯抽采管7通過(guò)三通球閥5與井下負(fù)壓抽采主管路I連接，打開(kāi)三通球閥5，對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽采；
[0031]d.當(dāng)一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置3監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)24ppm后，通過(guò)三通球閥5向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃發(fā)生；當(dāng)溫度監(jiān)測(cè)裝置4監(jiān)測(cè)到抽采氣體溫度持續(xù)上升后，達(dá)到原始煤層溫度的1.5倍時(shí)，通過(guò)三通球閥5向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃發(fā)生，注水量為鉆孔體積的40% ；
[0032]e.將鉆孔接入井下負(fù)壓抽采主管路I一定時(shí)間后，當(dāng)瓦斯?jié)舛仍俅芜M(jìn)入9%_10%范圍內(nèi)時(shí)，重復(fù)步驟b、c和d，重復(fù)對(duì)孔內(nèi)瓦斯燃爆。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: a.將一定長(zhǎng)度的瓦斯抽采管(7)插入鉆孔內(nèi)，接著采用帶壓水泥注漿封孔工藝密封鉆孔與瓦斯抽采管(7)之間的間隙；三通球閥(5)的一端與瓦斯抽采管(7)伸出鉆孔的一端連通，一端與井下負(fù)壓抽采主管路(I)的一端連通，一端與注水管(9)連接;在井下負(fù)壓抽采主管路(I)與三通球閥(5)連接的管路上依次設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置(3)、溫度監(jiān)測(cè)裝置(4)，在三通球閥(5)與鉆孔連接的瓦斯抽采管(7)上設(shè)有火花發(fā)生器(6)，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置(3)、溫度監(jiān)測(cè)裝置(4)、三通球閥(5)、火花發(fā)生器(6)均通過(guò)控制線與控制器(8)連接； b.當(dāng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)裝置(2)監(jiān)測(cè)到瓦斯抽采管(7)中的瓦斯?jié)舛仍?.2 % -9.8 %范圍內(nèi)，給火花發(fā)生器(6)接通電源使鉆孔內(nèi)瓦斯發(fā)生燃爆； c.鉆孔內(nèi)瓦斯燃爆后，由控制器(8)控制打開(kāi)三通球閥(5)使瓦斯抽采管(7)與井下負(fù)壓抽采主管路(I)連通，對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽采； d.當(dāng)一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置(3)監(jiān)測(cè)到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過(guò)警戒值或溫度監(jiān)測(cè)裝置(5)監(jiān)測(cè)到抽采氣體溫度超過(guò)警戒值后，通過(guò)三通球閥(5)控制注水管(9)向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；e.當(dāng)瓦斯?jié)舛仍俅芜M(jìn)入9.2 % -9.8 %范圍內(nèi)時(shí)，重復(fù)步驟b、c和d，重復(fù)對(duì)孔內(nèi)瓦斯點(diǎn)火燃爆。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，其特征在于:一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置(3)監(jiān)測(cè)到的一氧化碳濃度的警戒值為24-50ppm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，其特征在于:溫度監(jiān)測(cè)裝置(4)監(jiān)測(cè)到的警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種誘導(dǎo)抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法，其特征在于:所述注水量為鉆孔體積的30 % -40 %。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK105927268SQ201610251238
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】周福寶, 劉春 , 滿(mǎn)忠毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)