一種誘導抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層增透的抽采方法
【專利摘要】一種誘導抽采后期鉆孔孔內(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)；井下負壓抽采主管路(1)與三通球閥(5)的管路上設有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測裝置(3)、溫度監(jiān)測裝置(4)，瓦斯抽采管上有火花發(fā)生器(6)，當瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置監(jiān)測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；對鉆孔內(nèi)氣體進行抽采；當監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過警戒值或抽采氣體溫度超過警戒值后，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，能夠增加孔壁周圍煤體裂隙發(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。
【專利說明】
一種誘導抽采后期鉆孔孔內(nèi)瓦斯燃爆煤層増透的抽采方法
技術領域
[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領域。
【背景技術】
[0002]我國煤層透氣性比美國和澳大利亞低2-3個數(shù)量級，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)塌孔的問題，且需要額外施工控制鉆孔，操作工藝復雜，僅適用于工作面掘進消突。
[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，應用前景廣闊。中國發(fā)明專利2015年01月28日公開的一種公開號為CN104314605A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強化抽采方法”和中國發(fā)明專利2014年12月24日公開的一種公開號為CN104234739A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強化抽采方法”均提出了一種向鉆孔主動注入空氣，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)舛确植疾痪鶆虻膯栴}，孔內(nèi)可引爆瓦斯?jié)舛确植紖^(qū)域不均勻、不連續(xù)，容易導致點火引爆失效和孔內(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問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種誘導抽采后期鉆孔孔內(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?、連續(xù)，不會導致點火引爆失效和孔內(nèi)燃爆范圍受限的問題出現(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，能夠增加孔壁周圍煤體裂隙發(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]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種誘導瓦斯抽采鉆孔孔內(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，一端與井下負壓抽采主管路的一端連通，一端與注水管連接;在井下負壓抽采主管路與三通球閥連接的管路上依次設有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置、一氧化碳監(jiān)測裝置、溫度監(jiān)測裝置，在三通球閥與鉆孔連接的瓦斯抽采管上設有火花發(fā)生器，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置、一氧化碳監(jiān)測裝置、溫度監(jiān)測裝置、三通球閥、火花發(fā)生器均通過控制線與控制器連接；
[0007]b.當瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置監(jiān)測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，由控制器控制打開三通球閥使瓦斯抽采管與井下負壓抽采主管路連通，對鉆孔內(nèi)氣體進行抽采；
[0009]d.當一氧化碳監(jiān)測裝置監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過警戒值或溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測到抽采氣體溫度超過警戒值后，通過三通球閥控制注水管向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；
[0010]e.當瓦斯?jié)舛仍俅芜M入9.2%-9.8%范圍內(nèi)時，重復步驟b、dPd，重復對孔內(nèi)瓦斯點火燃爆。
[0011]進一步，一氧化碳監(jiān)測裝置監(jiān)測到的一氧化碳濃度的警戒值為24-50ppm。
[0012]進一步，溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測到的警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍。
[0013]進一步，注水量為鉆孔體積的30%_40%。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法利用瓦斯抽采鉆孔濃度的自然衰減特性，當抽采后期鉆孔整個空間濃度降低到最佳爆炸點9.5 %左右時，點火引爆孔內(nèi)瓦斯，此時孔內(nèi)瓦斯?jié)舛确植枷鄬鶆颍B續(xù)性好，爆炸范圍廣，爆炸波傳導效率高，產(chǎn)生的致裂能量大，本發(fā)明通過檢測孔內(nèi)一氧化碳和溫度的變化預判因循環(huán)多次燃爆導致孔內(nèi)煤體自然的風險，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，能夠增加孔壁周圍煤體裂隙發(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。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工作示意圖。
[0016]圖中:1、井下負壓抽采主管路，2、瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置，3、一氧化碳監(jiān)測裝置，4、溫度監(jiān)測裝置，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。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]如圖1所示，一種誘導抽采后期鉆孔孔內(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;在井下負壓抽采主管路I與三通球閥5連接的管路上依次設有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置2、一氧化碳監(jiān)測裝置3、溫度監(jiān)測裝置4，在三通球閥5與鉆孔連接的瓦斯抽采管7上設有火花發(fā)生器6，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置2、一氧化碳監(jiān)測裝置3、溫度監(jiān)測裝置4、三通球閥5、火花發(fā)生器6均通過控制線與控制器8連接；
[0020]b.當瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置2監(jiān)測到瓦斯抽采管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控制打開三通球閥5使瓦斯抽采管7與井下負壓抽采主管路I連通，對鉆孔內(nèi)氣體進行抽采；
[0022]d.當一氧化碳監(jiān)測裝置3監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過警戒值或溫度監(jiān)測裝置5監(jiān)測到抽采氣體溫度超過警戒值后，通過三通球閥5控制注水管9向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；
[0023]e.當瓦斯?jié)舛仍俅芜M入9.2%-9.8%范圍內(nèi)時，重復步驟b、c和d，重復對孔內(nèi)瓦斯點火燃爆。
[0024]一氧化碳監(jiān)測裝置3監(jiān)測到的一氧化碳濃度的警戒值為24_50ppm，當一氧化碳監(jiān)測裝置3監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過警戒值，通過三通球閥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)測裝置4監(jiān)測到的警戒值為煤層埋深地層溫度的1.2-1.5倍，當溫度監(jiān)測裝置4監(jiān)測到抽采氣體溫度超過警戒值后，通過三通球閥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]實施例
[0028]a.將長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)測裝置2、一氧化碳監(jiān)測裝置3、溫度監(jiān)測裝置4設置在井下負壓抽采主管路I的管路上，火花發(fā)生器6設置在瓦斯抽采管7的管路上，通過何種方式將火花發(fā)生器6與瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置2、一氧化碳監(jiān)測裝置3、溫度監(jiān)測裝置4通過三通球閥5隔咼分開；
[0029]b.當瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置2監(jiān)測到瓦斯抽采管7的瓦斯?jié)舛葹?.3%時，關閉三通球閥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通過三通球閥5與井下負壓抽采主管路I連接，打開三通球閥5，對鉆孔內(nèi)氣體進行抽采；
[0031]d.當一氧化碳監(jiān)測裝置3監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過24ppm后，通過三通球閥5向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃發(fā)生；當溫度監(jiān)測裝置4監(jiān)測到抽采氣體溫度持續(xù)上升后，達到原始煤層溫度的1.5倍時，通過三通球閥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.將鉆孔接入井下負壓抽采主管路I一定時間后，當瓦斯?jié)舛仍俅芜M入9%_10%范圍內(nèi)時，重復步驟b、c和d，重復對孔內(nèi)瓦斯燃爆。
【主權(quán)項】
1.一種誘導抽采后期鉆孔孔內(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;在井下負壓抽采主管路(I)與三通球閥(5)連接的管路上依次設有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測裝置(3)、溫度監(jiān)測裝置(4)，在三通球閥(5)與鉆孔連接的瓦斯抽采管(7)上設有火花發(fā)生器(6)，所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置(2)、一氧化碳監(jiān)測裝置(3)、溫度監(jiān)測裝置(4)、三通球閥(5)、火花發(fā)生器(6)均通過控制線與控制器(8)連接； b.當瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置(2)監(jiān)測到瓦斯抽采管(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)控制打開三通球閥(5)使瓦斯抽采管(7)與井下負壓抽采主管路(I)連通，對鉆孔內(nèi)氣體進行抽采； d.當一氧化碳監(jiān)測裝置(3)監(jiān)測到抽采氣體內(nèi)一氧化碳濃度超過警戒值或溫度監(jiān)測裝置(5)監(jiān)測到抽采氣體溫度超過警戒值后，通過三通球閥(5)控制注水管(9)向鉆孔內(nèi)注水防止煤自燃；e.當瓦斯?jié)舛仍俅芜M入9.2 % -9.8 %范圍內(nèi)時，重復步驟b、c和d，重復對孔內(nèi)瓦斯點火燃爆。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導抽采后期鉆孔孔內(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)測裝置(3)監(jiān)測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)測裝置(4)監(jiān)測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】E21F7/00GK105927268SQ201610251238
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】周福寶, 劉春 , 滿忠毅
【申請人】中國礦業(yè)大學