本發(fā)明涉及一種提高煤礦井下抽采瓦斯?jié)舛鹊姆椒ǎ貏e適用于煤層構(gòu)造發(fā)育不穩(wěn)定、抽采瓦斯?jié)舛入y以維持在限定值以上的礦井。

背景技術(shù)：

煤礦瓦斯是威脅礦山安全的主要元兇之一，近些年在黨和國家的領(lǐng)導和監(jiān)督下煤礦安全領(lǐng)域取得了一系列重大技術(shù)突破，使得煤炭開采的安全性得到了大幅的提升，但是由于我國煤炭賦存瓦斯大、埋深大、煤層滲透性差、地質(zhì)條件復雜等原因，煤礦安全依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，在每年的煤礦重特大事故中由瓦斯引起的事故依然占據(jù)主要地位。在加強安全生產(chǎn)管理方面國家規(guī)定，在開采高瓦斯礦井及煤與瓦斯突出礦井必須先進行瓦斯抽采，抽采不達標不能進行生產(chǎn)，同時，長期的工程實踐及理論研究表明，瓦斯抽采是解決煤礦瓦斯災(zāi)害的根本途徑。另一方面，抽采出的瓦斯又是很好的清潔能源，因此進行煤礦瓦斯高產(chǎn)高效的抽采是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需要，也是可持續(xù)發(fā)展及建設(shè)節(jié)約型社會的需要。

煤礦瓦斯抽采通常是向煤層施工大量的鉆孔，然后進行封孔和聯(lián)孔，最終匯入巷道內(nèi)的抽采管路。我國絕大多數(shù)煤層屬于低透氣煤層，瓦斯抽采困難，且抽采鉆孔存在較為嚴重的封孔后漏氣現(xiàn)象。近些年雖然出現(xiàn)了一些新的封堵鉆孔及煤巖裂隙的方法，但卻沒能從根本上解決這一技術(shù)難題，并且隨著抽采進入中后期，抽采的瓦斯?jié)舛雀请y以維持在一定限度之上。這是由于隨著瓦斯抽采的進行，煤巖及鉆孔裂隙持續(xù)發(fā)育，加上單位時間內(nèi)煤體滲流出的瓦斯量減少，將導致瓦斯抽采總體濃度進一步降低，若抽采管路內(nèi)的瓦斯?jié)舛忍幵诒ㄏ拗畠?nèi)(甲烷含量5％-16％)，將會給抽采管路安全帶來威脅，有可能在輸送過程中發(fā)生瓦斯爆炸；若濃度過低將難以利用，只能進行排放，排入大氣的瓦斯氣體不僅浪費了資源也對環(huán)境帶來嚴重的污染。

目前，很多礦井在進行瓦斯抽采過程中一旦管路中濃度較低，為了提高管路安全性及抽采濃度，基本上是靠關(guān)孔，通過關(guān)閉個別抽采鉆孔來獲得較高的瓦斯抽采濃度，但由于不能準確定位，有時甚至是幾個鉆孔漏氣就要通過關(guān)閉整條巷道的抽采系統(tǒng)來處理，造成極大的浪費，由于關(guān)孔使煤體瓦斯未得到充分釋放而起不到消突作用，也為之后采煤留下安全隱患。由于同一區(qū)域的的鉆孔抽出的瓦斯?jié)舛扔懈哂械?，同一鉆孔不同的時期抽出的瓦斯?jié)舛纫嘤休^大差別，目前的抽采系統(tǒng)達不到對不同質(zhì)量的鉆孔進行監(jiān)測區(qū)分并進行劃區(qū)分源地控制抽采濃度的要求，近些年，一些專家學者注意到抽采負壓對瓦斯?jié)舛扔绊戯@著，也提出一些在抽采管路中加裝調(diào)控閥門來達到降低管路負壓以期到達提高抽采瓦斯?jié)舛鹊哪康?，這種降低管路負壓的粗放型做法雖然可以使得瓦斯?jié)舛缺３衷谝欢ㄏ薅戎?，但同時也降低了整個管路中每個鉆孔的抽采量，不利于整體瓦斯抽采效率的提高。

目前瓦斯抽采現(xiàn)狀：(1)抽采負壓的確定全憑經(jīng)驗，對于在不同滲透性的煤層、不同的鉆孔深度、不同的封孔質(zhì)量等條件下，缺少系統(tǒng)的抽采瓦斯?jié)舛瓤刂评碚摷坝行У闹笇Х椒ǎ?2)目前對于抽采濃度的觀察主要是在抽采管路中安裝監(jiān)測設(shè)備，當發(fā)現(xiàn)濃度低于要求下限時只能采取降低整體負壓以期減少鉆孔漏風，甚至關(guān)閉整條抽采支路的極端措施來提高總管路的濃度，難以滿足安全要求及瓦斯抽采的高產(chǎn)高效；(3)同一區(qū)域的的鉆孔抽出的瓦斯?jié)舛扔懈哂械停汇@孔不同的時期抽出的瓦斯?jié)舛纫嘤休^大差別，目前的抽采系統(tǒng)達不到對不同質(zhì)量的鉆孔進行監(jiān)測區(qū)分并進行劃區(qū)分源地控制抽采濃度的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種針對鉆孔裂隙發(fā)育隨機性的鉆孔負壓劃區(qū)自動調(diào)節(jié)的煤層瓦斯抽采方法，以期達到最大限度的提高抽采瓦斯?jié)舛群驼w瓦斯抽采效率。

技術(shù)方案：本發(fā)明的鉆孔負壓劃區(qū)分源自動調(diào)節(jié)的煤層瓦斯抽采方法，包括如下步驟：

a.根據(jù)巷道及煤質(zhì)條件確定劃區(qū)方案：

(1)如果是施工穿層鉆孔進行煤層瓦斯抽采，且鉆孔施工是在鉆場中進行的，以各個鉆場內(nèi)的抽采鉆孔為一個劃區(qū)，即一個調(diào)節(jié)區(qū)間；

(2)如果是在煤層巷道中施工順層鉆孔進行瓦斯抽采，根據(jù)煤層構(gòu)造發(fā)育情況及巷道掘進效率劃分調(diào)節(jié)區(qū)間；

b.根據(jù)巷道施工情況進行抽采鉆孔的施工，抽采鉆孔施工完成后即進行封孔，之后根據(jù)調(diào)節(jié)劃區(qū)方案,依次將各個劃區(qū)間內(nèi)的鉆孔做為一組連接起來，并安裝抽采管；

c.將負壓自動調(diào)節(jié)閥門安裝到連接好的劃區(qū)抽采管上；

d.將安裝有負壓自動調(diào)節(jié)閥門的劃區(qū)抽采管并入巷道內(nèi)的瓦斯抽采管路中，并調(diào)試好自動調(diào)節(jié)閥門，在負壓自動調(diào)節(jié)下進行瓦斯抽采，使整個抽采巷道內(nèi)每個劃區(qū)內(nèi)的鉆孔抽采負壓均獨立的處于負壓自動調(diào)節(jié)之下；

e.重復步驟a-d，直至整條抽采巷道各個劃區(qū)全部完成施工。

所述調(diào)節(jié)區(qū)間的每個分區(qū)內(nèi)的抽采負壓在自動調(diào)節(jié)閥門的調(diào)節(jié)下互不影響，以達到將少數(shù)漏氣較為嚴重的鉆孔對抽采管路濃度的影響降到最低。

如果一個鉆場內(nèi)的鉆孔在構(gòu)造和施工時間上具有一致性，則以一個鉆場作為一個劃區(qū)。

如果鉆孔在煤層巷道中均勻分布，則按照以下原則劃區(qū)：

a煤層構(gòu)造發(fā)育不穩(wěn)定，或者煤層中出現(xiàn)局部劇烈構(gòu)造，或局部構(gòu)造區(qū)域沿巷道方向小于3m時，則構(gòu)造區(qū)域作為一個調(diào)節(jié)區(qū)間；

b若局部構(gòu)造區(qū)域大于3m，則在構(gòu)造區(qū)域內(nèi)劃分多個調(diào)節(jié)區(qū)間，但相鄰區(qū)間不得大于3m；

c如果煤層發(fā)育比較穩(wěn)定，少有明顯構(gòu)造區(qū)域，則根據(jù)巷道施工效率劃分調(diào)控區(qū)間，取8～15m范圍作為一個調(diào)控區(qū)間。

有益效果：由于本發(fā)明立足于解決瓦斯抽采過程中由于少數(shù)鉆孔漏氣導致的整體濃度降低，若采用降低管路抽采負壓達到降低漏風量提高瓦斯?jié)舛鹊姆椒?將會導致整體抽采效率的降低，特別是大部分漏氣較少的鉆孔抽采效率的降低的問題，本發(fā)明通過采區(qū)抽采負壓劃區(qū)分源自動調(diào)節(jié)的方法有效解決這一問題，劃區(qū)原則根據(jù)煤層構(gòu)造發(fā)育情況及巷道掘進效率而定，因為構(gòu)造程度決定煤體裂隙發(fā)育程度，巷道掘進效率反應(yīng)的是劃區(qū)的時效性，本發(fā)明根據(jù)瓦斯抽采鉆孔所在巷道的種類、煤層地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育情況及抽采時間上是否接近一致等因素將鉆孔劃分為不同的負壓調(diào)節(jié)區(qū)域，并借助自動調(diào)節(jié)閥門實現(xiàn)負壓分源調(diào)節(jié)的自動化，能將抽采管路中漏氣較為嚴重的鉆孔內(nèi)負壓降低到合適程度，即能保證抽采的瓦斯?jié)舛扔植粫⑵潢P(guān)閉導致抽采盲區(qū)，同時也不會影響到管路中其他的鉆孔，這在最大程度上確保了整支管路的抽采效率。所述調(diào)節(jié)區(qū)間的每個分區(qū)內(nèi)的抽采負壓在自動調(diào)節(jié)閥門的調(diào)節(jié)下互不影響，以達到將少數(shù)漏氣較為嚴重的鉆孔對抽采管路濃度的影響降到最低，同時不會對其余鉆孔的抽采效率造成不良影響，保證了整個抽采管路的抽采效率。本發(fā)明主要應(yīng)用于穿層鉆孔瓦斯抽采及煤層巷道內(nèi)的順層鉆孔瓦斯抽采，通過負壓調(diào)控區(qū)間的劃分，由于穿層鉆孔在劃區(qū)時與順層鉆孔具有一致性，且相對簡單。具有方法簡單、節(jié)能、環(huán)保、抽采高效的特點，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明在順層抽采時的應(yīng)用示意圖。

圖中：1-煤層頂板；2-巷道掘進面；3-煤層底板；4-巷道；5-管路抽采端；6-管路連接件；7-負壓自動調(diào)節(jié)閥門；8-抽采鉆孔；9-抽采管；10-抽采管單口連接件；11-抽采管雙口連接件；12-劃區(qū)抽采管；13-抽采管路；14-管路密封端；A-劃區(qū)調(diào)控區(qū)間；B-劃區(qū)調(diào)控區(qū)間；C-劃區(qū)調(diào)控區(qū)間；D-未劃區(qū)段；M-劃區(qū)未標出段。

具體實施方案

下面結(jié)合附圖中的實施例對本發(fā)明做進一步的描述：

本發(fā)明的鉆孔負壓劃區(qū)分源自動調(diào)節(jié)的煤層瓦斯抽采方法，具體步驟如下：

a.根據(jù)巷道及煤質(zhì)條件確定劃區(qū)方案：

(1)如果是施工穿層鉆孔進行煤層瓦斯抽采，且鉆孔施工是在鉆場中進行的，以各個鉆場內(nèi)的抽采鉆孔為一個劃區(qū)，即一個調(diào)節(jié)區(qū)間；

(2)如果是在煤層巷道中施工順層鉆孔進行瓦斯抽采，根據(jù)煤層構(gòu)造發(fā)育情況及巷道掘進效率劃分調(diào)節(jié)區(qū)間；

所述調(diào)節(jié)區(qū)間的每個分區(qū)內(nèi)的抽采負壓在自動調(diào)節(jié)閥門的調(diào)節(jié)下互不影響，以達到將少數(shù)漏氣較為嚴重的鉆孔對抽采管路濃度的影響降到最低。

如果一個鉆場內(nèi)的鉆孔在構(gòu)造和施工時間上具有一致性，則以一個鉆場作為一個劃區(qū)。

如果鉆孔在煤層巷道中均勻分布，則按照以下原則劃區(qū)：

煤層構(gòu)造發(fā)育不穩(wěn)定，或者煤層中出現(xiàn)局部劇烈構(gòu)造，或局部構(gòu)造區(qū)域沿巷道方向小于3m時，則構(gòu)造區(qū)域作為一個調(diào)節(jié)區(qū)間；

若局部構(gòu)造區(qū)域大于3m，則在構(gòu)造區(qū)域內(nèi)劃分多個調(diào)節(jié)區(qū)間，但相鄰區(qū)間不得大于3m；

如果煤層發(fā)育比較穩(wěn)定，少有明顯構(gòu)造區(qū)域，則根據(jù)巷道施工效率劃分調(diào)控區(qū)間，取8～15m范圍作為一個調(diào)控區(qū)間。

b.根據(jù)巷道施工情況進行抽采鉆孔的施工，抽采鉆孔施工完成后即進行封孔，之后根據(jù)調(diào)節(jié)劃區(qū)方案,依次將各個劃區(qū)間內(nèi)的鉆孔做為一組連接起來，并安裝抽采管；

c.將負壓自動調(diào)節(jié)閥門安裝到連接好的劃區(qū)抽采管上；

d.將安裝有負壓自動調(diào)節(jié)閥門的劃區(qū)抽采管并入巷道內(nèi)的瓦斯抽采管路中，并調(diào)試好自動調(diào)節(jié)閥門，在負壓自動調(diào)節(jié)下進行瓦斯抽采，使整個抽采巷道內(nèi)每個劃區(qū)內(nèi)的鉆孔抽采負壓均獨立的處于負壓自動調(diào)節(jié)之下；

e.重復步驟a-d，直至整條抽采巷道各個劃區(qū)全部完成施工。

實施例1、如圖1所示，在煤層巷道4中施工順層鉆孔進行瓦斯抽采，劃區(qū)調(diào)控區(qū)間A、B、C區(qū)域，劃區(qū)未標出段M段包含若干個類似區(qū)域A、B、C的劃區(qū)，在圖中沒有全部畫出，區(qū)段D為巷道掘進面2后方未進行劃區(qū)及鉆孔施工的區(qū)域；

在煤層巷道4開始掘進且掘進距離大于100m后，按常規(guī)技術(shù)在調(diào)控區(qū)間A中按順序施工抽采鉆孔8，每一個劃區(qū)內(nèi)鉆孔全部施工完成后進行封孔、連接抽采管9、使用抽采管連接件10或抽采管雙口連接件11將劃區(qū)內(nèi)的鉆孔并聯(lián)起來，最后將連接好負壓自動調(diào)節(jié)閥門7的劃區(qū)抽采管12并入抽采管路13中，之后進行下一個劃區(qū)調(diào)控區(qū)間的施工；

隨著煤層巷道4的掘進，抽采工藝隨之進行，管路抽采端5為與礦井的抽采總管路相連的接口，抽采管路13隨著抽采需要向巷道深處延伸，管路密封端14起到密封抽采管路13最前端的作用，包括以下步驟；

a.巷道掘進后根據(jù)劃區(qū)原則劃出第一個負壓調(diào)節(jié)區(qū)域A，在區(qū)域A中施工瓦斯抽采鉆孔8，在區(qū)域A中鉆孔按設(shè)計間距施工完畢后進行封孔，之后將封孔后的瓦斯抽采鉆孔用抽采管9連接到抽采管連接件10或抽采管雙口連接件11上，在單個劃區(qū)里瓦斯抽采鉆孔全部連接后將抽采管雙口連接件11剩余的一個接口與連接好負壓自動調(diào)節(jié)閥門7的劃區(qū)抽采管12相連接并將劃區(qū)抽采管12并入抽采管13中，此時劃區(qū)A內(nèi)的抽采鉆孔即開始在負壓自動調(diào)節(jié)閥門7作用下抽采；

b.按照步驟a，對下一個劃區(qū)進行操作，并將劃區(qū)抽采管連接到經(jīng)過延伸的抽采管路上；

c.按照步驟a，不斷將劃區(qū)內(nèi)施工鉆孔并連接抽采，直到巷道施工完成，將劃區(qū)分源自動調(diào)節(jié)分區(qū)覆蓋整個巷道為止；

瓦斯抽采管路的布置要與巷道掘進面2保持一定的距離，以不影響巷道掘進施工為宜，一般距離100m以上。

按照以上步驟循環(huán)，直到整條抽采巷道施工完畢，則整個抽采巷道內(nèi)每個劃區(qū)內(nèi)的鉆孔抽采負壓均獨立的處于負壓自動調(diào)節(jié)之下，這樣即使不清楚是哪個鉆孔或者哪幾個鉆孔漏氣較為嚴重，由于采用負壓分源調(diào)節(jié)的抽采方法，漏氣嚴重的鉆孔負壓受到調(diào)控作用后不會對抽采管路內(nèi)的濃度造成影響，同時也不會對其他未出現(xiàn)嚴重漏氣的鉆孔組造成影響，使得整體抽采效率依然保持最大化。