一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于井下煤層瓦斯抽采領(lǐng)域，特別涉及一種井下生石灰漿液凝固膨脹壓裂煤層提高瓦斯抽采效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高瓦斯低透氣性煤層普遍采用的卸壓增透措施包括水力沖孔、水力割縫、水力壓裂、深孔預(yù)裂爆破等。水力沖孔瓦斯抽采方法是在鉆孔的基礎(chǔ)上，用水力沖刷鉆孔，以達(dá)到擴(kuò)大鉆孔直徑和沖洗鉆孔壁煤粉，使鉆孔壁有更好的滲透性。由于該方法對于提高煤體透氣性效果甚小，作為抽采方法目前基本不再采用。水力割縫強(qiáng)化抽采瓦斯方法技術(shù)工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，還必須有一些特殊設(shè)備等原因，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)和設(shè)備限制，至今仍未大面積推廣應(yīng)用。水力壓裂的工藝復(fù)雜，設(shè)備龐大、昂貴，較高的注水壓力容易破壞巷道，誘導(dǎo)煤與瓦斯突出事故。深孔預(yù)裂爆破技術(shù)的裝藥工藝復(fù)雜，在爆破過程中容易出現(xiàn)“啞炮”等現(xiàn)象，且爆破的巨大能量會(huì)誘導(dǎo)煤與瓦斯突出的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種向煤層中注入生石灰漿液膨脹壓裂煤層以提高煤層透氣性的方法。
[0004]本發(fā)明目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種在煤層中鉆孔并注入生石灰漿膨脹壓裂煤層以提高煤層透氣性的方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案步驟如下:
a)在煤層中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷每間隔1.5-2.5m分別向垂直回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷方向施工一個(gè)脹裂孔，脹裂孔的孔深為運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷之間煤層I長度的1/2，其中回風(fēng)巷方向的脹裂孔的軸線與運(yùn)輸巷方向相鄰脹裂孔的中線重合。
[0006]b)向脹裂孔內(nèi)插入一根注漿管，對脹裂孔孔口進(jìn)行密封，形成第一密封段，第一封孔段位于松動(dòng)圈之中，長度為4~5m，且第一封孔段里端距松動(dòng)圈里端2~3m。
[0007]c)在相鄰脹裂孔中間平行于脹裂孔布置一個(gè)抽采孔，抽采孔的孔深為脹裂孔孔深的 1/2。
[0008]d)向抽采孔內(nèi)插入一根抽采管，對抽采孔孔□進(jìn)行密封，形成第二密封段，第二封孔段位于松動(dòng)圈之外，長度為4~5m，且第二封孔段的外端距松動(dòng)圈里端2~3m。
[0009]e)由注漿管向脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿從運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷壁面滲出時(shí)，關(guān)閉注漿管上的第一閥門；
f)當(dāng)生石灰漿液水化反應(yīng)后膨脹并壓裂脹裂孔周邊煤層后，打開抽采管上設(shè)置的第一閥門，開始抽采煤層的瓦斯。
[0010]本發(fā)明具有下述有益效果:
I)向煤層中注入生石灰漿液，氧化鈣與生石灰反應(yīng)生成氫氧化鈣，產(chǎn)生一定的脹裂煤層，使區(qū)域煤層的透氣性大幅度增大，從而提高瓦斯的預(yù)抽率，相對縮短預(yù)抽期。
[0011]2)生石灰漿液主要成分是生石灰和水來源廣泛，價(jià)格低廉，且煤層脹裂增透工藝簡單易于在煤礦現(xiàn)場推廣應(yīng)用。
[0012]3)注漿孔中的封孔段位于松動(dòng)圈之中，防止注入的漿液發(fā)生水化反應(yīng)后大量散熱，生成大量水蒸汽致使脹裂孔中壓強(qiáng)增大發(fā)生噴孔事件的發(fā)生，提高了生產(chǎn)安全性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的在煤層鉆孔示意圖。
I 一煤層 2—運(yùn)輸巷 3—回風(fēng)巷 4一脹裂孔 5—注漿管 6—第一封孔段 7—抽采孔8—抽采管9 一第二封孔段10—第一閥門 11 一第二閥門 12—松動(dòng)圈。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在煤層I中運(yùn)輸巷2和回風(fēng)巷3每間隔1.5~2.5m分別向垂直回風(fēng)巷3和運(yùn)輸巷2方向施工一個(gè)深度為運(yùn)輸巷2與回風(fēng)巷3之間煤層I長度1/2的脹裂孔4，其中回風(fēng)巷3方向的脹裂孔4的軸線與運(yùn)輸巷2方向的相鄰脹裂孔4的中線重合。向脹裂孔4內(nèi)插入一根注漿管5并對脹裂孔4孔口進(jìn)行利用聚氨酯進(jìn)行密封，形成第一密封段6，第一封孔段6的里端距離松動(dòng)圈12里端2~3m，且處于松動(dòng)圈12之中，第一封孔段6的長度為4~5m。第一封孔段6的里端距離松動(dòng)圈12里端2~3m，且處于松動(dòng)圈12之中，可以防止注入的漿液發(fā)生水化反應(yīng)后大量散熱，生成大量水蒸汽致使脹裂孔4中壓強(qiáng)增大發(fā)生噴孔事件的發(fā)生。
[0015]在相鄰脹裂孔4中間平行于脹裂孔4布置一個(gè)深度為脹裂孔4深度的1/2的抽采孔7。向抽采孔7內(nèi)插入一抽采管8，對抽采孔7孔口利用聚氨酯進(jìn)行密封，形成第二密封段9，第二封孔段9的外端距離松動(dòng)圈里端2~3m，且處于松動(dòng)圈12之外，第二封孔段9的長度為4~5m。由注漿管5向脹裂孔4內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿從運(yùn)輸巷2和回風(fēng)巷3壁面滲出時(shí)，關(guān)閉注漿管5上的第一閥門10。當(dāng)生石灰漿液水化反應(yīng)后膨脹并壓裂脹裂孔4周邊煤層I后，打開抽采管8上設(shè)置的第二閥門9，開始抽采煤層I的瓦斯。抽采孔7深度為脹裂孔4深度的1/2，這樣的深度足夠抽取該孔周圍的瓦斯，可以減少施工量，加快施工速度。第二封孔段9的外端距離松動(dòng)圈12里端2~3m，可以有效防止運(yùn)輸巷2和回風(fēng)巷3中的空氣在抽采負(fù)壓作用下經(jīng)松動(dòng)圈12進(jìn)入抽采孔7，導(dǎo)致抽采濃度下降。
[0016]所述生石灰漿液為質(zhì)量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑組成，其中:生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑質(zhì)量比為50:10:5:1。
[0017]所述水硬性物質(zhì)為硅酸鹽水泥；延緩劑為碳酸鈉；減水劑為萘系高效減水劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透的方法，其特征在于包括下述步驟: a)在煤層中運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷每間隔1.5-2.5m分別向垂直回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷方向施工一個(gè)脹裂孔，向脹裂孔內(nèi)插入一根注漿管，對脹裂孔孔口進(jìn)行密封，形成第一封孔段； b)在相鄰脹裂孔中間平行于脹裂孔布置一個(gè)抽采孔，向抽采孔內(nèi)插入一根抽采管，對抽采孔孔口進(jìn)行密封，形成第二封孔段； c)由注漿管向脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿從運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷壁面滲出時(shí)，關(guān)閉注漿管上的第一閥門； d)當(dāng)生石灰漿液水化反應(yīng)后膨脹并壓裂脹裂孔周邊煤層后，打開抽采管上設(shè)置的第二閥門，開始抽采脹裂孔周邊發(fā)生脹裂的煤層中瓦斯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透方法，其特征在于所述的脹裂孔和抽采孔的軸線重合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透方法，其特征在于所述的脹裂孔的孔深為運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷之間煤層長度的1/2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透方法，其特征在于所述的第一封孔段位于松動(dòng)圈之中，長度為4~5m，且第一封孔段里端距松動(dòng)圈里端2 ?3m ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透方法，其特征在于所述的抽采孔的孔深為脹裂孔孔深的1/2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透方法，其特征在于所述的第二封孔段位于松動(dòng)圈之外，長度為4~5m，位于松動(dòng)圈之外，且第二封孔段的外端距松動(dòng)圈里端2?3m。
【專利摘要】一種用于井下煤層鉆孔的孔內(nèi)體積膨脹增透的方法，尤其適用于高瓦斯低透氣性煤層鉆孔瓦斯抽采。在煤層中施工一個(gè)運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷之間煤層長度一半的脹裂孔，并在巷道松動(dòng)圈內(nèi)對脹裂孔孔口進(jìn)行密封；在相鄰脹裂孔中間平行于脹裂孔布置孔深為脹裂孔孔深一半的抽采孔；向脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液；生石灰漿液水化反應(yīng)后膨脹并壓裂脹裂孔周邊煤體后，抽采孔開始抽采脹裂孔周邊脹裂煤層的瓦斯。該方法能大范圍、大幅度增大煤層透氣性，從而提高瓦斯抽采效率，保證煤礦正常的采掘接替。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號】CN104963670
【申請?zhí)枴緾N201510249962
【發(fā)明人】胡勝勇, 高磊, 馮國瑞, 崔東林, 陳少林, 高嬙, 張鈺亭, 楊戈, 張奡
【申請人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月18日