本發(fā)明屬于煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤層采前預(yù)抽瓦斯的方法。

背景技術(shù)：

煤礦煤層采前瓦斯抽采方法，當(dāng)前主要是采用單一鉆孔進(jìn)行煤層瓦斯負(fù)壓抽采；或者是采用鉆孔進(jìn)行孔內(nèi)實(shí)施徑向高壓水切割技術(shù)，提高單孔的有效半徑；抽采時(shí)間均為3個(gè)月及以上；這些方法需要布置密集的瓦斯抽采鉆孔，鉆孔工程量大，人力、物力投入較多；在抽采過(guò)程中易出現(xiàn)單孔負(fù)壓值低，瓦斯抽采效率低等一系列工程問(wèn)題。經(jīng)過(guò)測(cè)試，煤層采前鉆孔工程量達(dá)3.5m/m³、單孔負(fù)壓60kpa、瓦斯抽采效率維持在30％、煤層瓦斯抽采時(shí)間為3個(gè)月。

為了提高煤層采前瓦斯抽采效果及瓦斯抽采量，工程中一般采用兩種途徑：一種是增大單孔的負(fù)壓值，這就提高礦井瓦斯抽放系統(tǒng)的負(fù)壓值，也不利于整個(gè)礦井的瓦斯抽采；另一種增大抽采鉆孔的直徑，這將增加鉆孔的工作時(shí)間。為此，提高煤礦煤層瓦斯采前的抽采效率是當(dāng)前急需要解決的主要問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煤層采前預(yù)抽瓦斯的方法，解決煤層采前預(yù)抽鉆孔施工量大、單孔負(fù)壓低、瓦斯抽放效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種煤層采前預(yù)抽瓦斯的方法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：在煤層中設(shè)置兩種鉆孔，一種為正壓孔，另一種為負(fù)壓孔，兩種孔為五花狀布置；

步驟2：在煤層中施工正壓孔和負(fù)壓孔，且兩種鉆孔的角度和方位角均保持一致；

步驟3：密封正壓孔，并接入礦井壓風(fēng)系統(tǒng)或惰性氣體系統(tǒng)；密封負(fù)壓孔，并接入礦井負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)；

步驟4：向正壓孔壓入空氣或惰性氣體，讓正壓孔內(nèi)及孔周裂隙的周邊形成正壓環(huán)境；同時(shí)負(fù)壓孔連接到礦井瓦斯抽采系統(tǒng)實(shí)施瓦斯抽采，在負(fù)壓孔內(nèi)及孔周裂隙的周邊形成負(fù)壓環(huán)境。

進(jìn)一步的，所述正壓孔的直徑為φ90～φ110mm、負(fù)壓孔直徑為φ50mm～φ70mm。

進(jìn)一步的，所述正壓孔的直徑為φ100mm，負(fù)壓孔直徑為φ60mm。

進(jìn)一步的，所述正壓孔與負(fù)壓孔排列方式為沿煤層五花狀布置，排距為800～1000mm，其間距為1200～1500mm。

進(jìn)一步的，所述正壓孔與負(fù)壓孔排列方式為沿煤層五花狀布置，排距為900mm，間距為1300mm。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，正壓孔內(nèi)壓入空氣或惰性氣體的壓力值為0.5～2.0mpa；負(fù)壓孔內(nèi)的負(fù)壓值大于50kpa。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，正壓孔(1)內(nèi)壓入空氣或惰性氣體的壓力值為1.0mpa，負(fù)壓孔(2)內(nèi)的負(fù)壓值為80kpa。

本發(fā)明的有益效果：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，將單一的負(fù)壓瓦斯抽采方法改變?yōu)檎龎?高壓)和負(fù)壓(低壓)協(xié)同的瓦斯抽采方法。其中，正壓鉆孔采用大孔徑(90-110mm)布置方式，同時(shí)采用較高(0.5-2.0mpa)的壓力，形成正壓環(huán)境，使鉆孔周邊的裂隙加速擴(kuò)展，加快瓦斯運(yùn)移速度；負(fù)壓鉆孔采用較小(50-70mm)孔徑布置方式，壓力采用不低于60kpa，形成負(fù)壓環(huán)境。正壓環(huán)境下，將煤層瓦斯通過(guò)煤層裂隙往負(fù)壓環(huán)境進(jìn)行推移，同時(shí)，利用正壓環(huán)境和負(fù)壓環(huán)境共存所形成壓差，加速瓦斯運(yùn)移，只需較小的鉆孔就能將瓦斯抽采出來(lái)，提高瓦斯抽采量30％，減小鉆孔工程量30％；同時(shí)，縮短煤層瓦斯抽采的時(shí)間1個(gè)月，解決現(xiàn)有煤層采前鉆孔工程量大、單孔負(fù)壓低、瓦斯抽采效率低等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例煤層采前預(yù)抽瓦斯的方法施工示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中鉆孔布置剖面圖。

圖中，1.正壓孔，2.負(fù)壓孔，3.孔周裂隙，4.煤層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種煤層采前預(yù)抽瓦斯的方法，如圖1、2所示，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：在煤層4中設(shè)置兩種鉆孔，一種為正壓孔，另一種為負(fù)壓孔，兩種孔為五花狀布置；

鉆孔采用五花狀布置，能最大限度利用中心正壓鉆孔的破巖和抽采正壓鉆孔周邊的排擠瓦斯，正好由周邊4個(gè)負(fù)壓鉆孔所抽采，其它形狀的布置不能最大限度利用中心正壓鉆孔的破巖和抽采正壓鉆孔的排擠瓦斯。

如圖1所示，以中間正壓鉆孔和周邊4個(gè)負(fù)壓鉆孔為一組來(lái)考慮鉆孔的布置方式的，布置正好是一個(gè)五花狀。

步驟2：在煤層4中施工正壓孔1和負(fù)壓孔2，且兩種鉆孔的角度和方位角均保持一致，如圖2所示；

步驟1、2是鉆孔布置的兩個(gè)不同的側(cè)重點(diǎn)，步驟1是鉆孔的布置外觀形式；步驟2是鉆孔布置的內(nèi)在要求，也就是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反復(fù)驗(yàn)證鉆孔的角度和方位角要求保持平行。

步驟3：密封正壓孔1，并接入礦井壓風(fēng)系統(tǒng)或惰性氣體(如氮?dú)?、二氧化碳?系統(tǒng)；密封負(fù)壓孔2，并接入礦井負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)；

步驟4：向正壓孔1壓入空氣或惰性氣體，讓正壓孔1內(nèi)及孔周裂隙3等周邊形成正壓環(huán)境；同時(shí)負(fù)壓孔2連接到礦井瓦斯抽采系統(tǒng)實(shí)施瓦斯抽采，在負(fù)壓孔2內(nèi)及孔周裂隙3等周邊形成負(fù)壓環(huán)境。如此，采用較小的負(fù)壓和較高的正壓協(xié)同將瓦斯快速抽采。

其中，優(yōu)選的，正壓孔1的直徑為φ90～φ110mm、負(fù)壓孔2直徑為φ50mm～φ70mm。更優(yōu)選的，正壓孔1的直徑為φ100mm，負(fù)壓孔2直徑為φ60mm。

正壓孔1與負(fù)壓孔2排列方式為沿煤層五花狀布置，排距為800～1000mm，其間距為1200～1500mm，且兩種鉆孔的角度和方位角均保持一致。更優(yōu)選的，排距為900mm，間距為1300mm。

以上參數(shù)均經(jīng)過(guò)室內(nèi)的多次數(shù)值計(jì)算和煤礦現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證；

正壓孔1內(nèi)壓入空氣或惰性氣體的壓力值為0.5～2.0mpa；負(fù)壓孔2內(nèi)的負(fù)壓值大于50kpa。更優(yōu)選的，正壓孔1內(nèi)壓入空氣或惰性氣體的壓力值為1.0mpa，負(fù)壓孔2內(nèi)的負(fù)壓值為80kpa。

原有瓦斯抽采只是負(fù)壓抽采，而負(fù)壓太低，抽采過(guò)程花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，這是應(yīng)該思考的一個(gè)問(wèn)題。在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)抽采鉆場(chǎng)具有正壓的壓風(fēng)管，如何能把它利用上呢？而在利用的過(guò)程中又有一個(gè)新的問(wèn)題出現(xiàn)，就是容易發(fā)火的煤層直接利用正壓風(fēng)進(jìn)行抽采，將會(huì)使煤層發(fā)火，所以就應(yīng)采取惰性氣體實(shí)施正壓。為此，在采用正、負(fù)壓協(xié)同瓦斯抽采，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

1)改變了傳統(tǒng)瓦斯抽采的方式，采用正、負(fù)壓協(xié)同瓦斯抽采。創(chuàng)新了瓦斯抽采模式。

2)在利用正壓進(jìn)行瓦斯抽采時(shí)，主要是考慮原始煤層的透氣性較低，難以進(jìn)行瓦斯抽采，利用正壓就是加強(qiáng)原始煤層的切縫作用，在原始煤層中利用正壓氣體致裂煤層，使其在一定范圍內(nèi)形成裂隙場(chǎng)，擴(kuò)大原始煤層鉆孔的瓦斯抽采半徑。氣體致裂煤層比水力致裂煤層更有利于煤層瓦斯的抽采，主要是氣體致裂煤層后不會(huì)出現(xiàn)裂隙閉合作用。在原始煤層致裂上具有創(chuàng)新。

3)正壓鉆孔壓力是負(fù)壓鉆孔壓力的30多倍，擴(kuò)大了正壓鉆孔和負(fù)壓鉆孔協(xié)同煤層影響范圍，減少鉆孔工程量，提高瓦斯抽采量和抽采率，在瓦斯抽采實(shí)際效果上具有一定創(chuàng)新。

4)在正壓和負(fù)壓共存的原始煤層環(huán)境中，能夠加快原始煤層的瓦斯抽采時(shí)間，在抽采時(shí)間上具有創(chuàng)新。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。