CN101956546A - 一种提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，尤其适用于以孔群方式布置的穿层钻孔后期预抽煤层瓦斯。当瓦斯抽采浓度低于30％时，在穿层钻孔孔群周围施工若干外围小孔，在其内部施工至少一个内部小孔；将粉料输送管装入外围小孔和内部小孔内，孔口用聚氨酯封孔剂密封；通过井下压风系统，将微细粉料分别经粉料输送管吹入内部小孔和外围小孔内，此时微细粉料在井下压风系统的正压和瓦斯抽采的负压共同作用下，进入每个穿层钻孔周围的裂隙漏风通道，进而封堵巷道中风流进入穿层钻孔的通道。该方法可以大幅度提高穿层钻孔的瓦斯抽采浓度，延长钻孔的有效抽采期，操作简便、快速。

Description

一种提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法
技术领域
本发明涉及提高瓦斯抽采浓度的方法，尤其是一种以孔群方式布置的穿层钻孔长期预抽煤层瓦斯后提高瓦斯抽采浓度的方法。
背景技术
穿层钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出所采取的主要措施之一，但由于瓦斯抽采周期过长，造成矿井采掘接替紧张。为了提高预抽煤层瓦斯的效果，我国多数突出矿井多采用高负压、大流量抽采系统，这样势必造成漏气量增加，瓦斯抽采浓度降低，这样不仅没有相对缩短瓦斯抽采周期，缓解采掘接替紧张的问题，反而使瓦斯抽采泵站抽采浓度低于30％，从而达不到《煤矿安全规程》规定的瓦斯利用条件而将瓦斯排空。而瓦斯又是一种温室气体，它的危害是CO2的21倍。
穿层钻孔预抽煤层瓦斯的抽采周期一般在一年以上，在这期间穿层钻孔不可避免地受到地应力的影响，从而使穿层钻孔周边的裂隙开始发育、扩张、沟通，最终造成外界空气在抽采负压的作用下易从这些裂隙漏风通道进入抽采钻孔内，从而导致瓦斯抽采浓度下降，缩短了抽采钻孔的有效抽采寿命，降低了钻孔的利用率。目前，国内外有关单位还没开展穿层钻孔瓦斯抽采过程中有效提高瓦斯抽采浓度方面的研究。
发明内容
本发明目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种能有效封堵穿层钻孔周围裂隙漏风通道从而大幅度提高瓦斯抽采浓度的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下：
a.当穿层钻孔瓦斯抽采浓度低于30％时，在瓦斯抽采穿层钻孔孔群的周围施工若干外围小孔，在穿层钻孔孔群的内部施工至少一个内部小孔；
b.将约为1～3m长的粉料输送管装入外围小孔和内部小孔内，孔口用聚氨酯封孔剂密封；
c.通过井下压风系统，将微细粉料分别经粉料输送管吹入内部小孔和外围小孔内，此时微细粉料在井下压风系统的正压和瓦斯抽采的负压共同作用下，进入每个穿层钻孔周围的裂隙漏风通道。
所述的内部小孔和外围小孔的开孔位置分别与穿层钻孔的间距为300～1200mm；所述的内部小孔和外围小孔施工的轴向方向与穿层钻孔轴向方向不相交，成5～20°的锐角；所述的内部小孔和外围小孔的孔径为Φ28mm～Φ56mm；所述的内部小孔的孔深比穿层钻孔的封孔深度短1～3m；所述的外围小孔的孔深比穿层钻孔的封孔深度长1～3m。
本发明的有益效果：
(1)采用在穿层钻孔周围布置内部小孔和外围小孔的方式，能够有效沟通穿层钻孔周围的裂隙漏风通道；
(2)微细粉料在井下压风系统的正压与瓦斯抽采系统的负压共同作用下，进入穿层钻孔周围的裂隙漏风通道，增加巷道中风流在裂隙漏风通道中的流动阻力，进而阻隔外界空气的导入；
(3)当穿层钻孔瓦斯抽采浓度衰减到一定程度后，通过采用这种方法，可使瓦斯浓度提高25％以上，从而使煤层瓦斯预抽率提高30％以上，相对缩短瓦斯预抽期3个月以上；
(4)平均每个钻孔可多抽瓦斯约1000m3，瓦斯收益按1.5元/m3计算，则单个钻孔直接创造利润为1500元；
(5)有效地利用了瓦斯资源，促进煤矿安全生产，减少温室气体排放，保护环境意义重大。
附图说明
图1是本发明的钻孔布局示意图；
图2是本发明的钻孔开孔布置平面示意图。
图中：1-穿层钻孔，2-内部小孔，3-外围小孔，4-粉料输送管，5-聚氨酯封孔剂，6-微细粉料，7-裂隙漏风通道，8-煤层，9-岩巷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
图1所示，首先在需要进行瓦斯抽采的煤层8区域附近的岩巷9内布设穿层钻孔1的位置，层钻孔1的数量根据现场实际情况确定，以图2所示的局布开孔孔位布置为例，间隔布设二排二列四个穿层钻孔1的孔位，向着煤层8的方向逐一施工直径为Φ75mm～Φ95mm的各穿层钻孔1，当穿层钻孔1穿透煤层8时停止钻进，抽出钻杆安装抽采管并进行封孔，封孔深度为6～10m；将各抽采管连接抽采系统进行抽采。
待穿层钻孔1瓦斯抽采浓度下降为30％左右时，使用锚杆钻机或岩石钻机在四个穿层钻孔1的中部施工一孔深比穿层钻孔1封孔深度短1～3m的内部小孔2，其周围施工多个孔深比穿层钻孔1封孔深度长1～3m的外围小孔3，内部小孔2及外围小孔3的孔径为Φ28mm～Φ56mm，内部小孔2和外围小孔3的开孔位置分别与穿层钻孔1的间距为300～1200mm，内部小孔2和各外围小孔3施工的轴向方向与穿层钻孔1的轴线成5～20°的锐角，轴向方向不相交，以避免与穿层钻孔1直接沟通。将棉纱缠在粉料输送管4上，并浇上聚氨酯封孔剂5，然后分别迅速送入内部小孔2及外围小孔3内，待聚氨酯封孔剂5膨胀凝固后，用0.1～0.3MPa的井下压风系统的压缩空气将微细粉料6分别吹入到内部小孔2及外部小孔3内，微细粉料6在井下压风系统的正压和瓦斯抽采的负压共同作用下，进入每个穿层钻孔1周围的裂隙漏风通道7。当从其中一个内部小孔2或外围小孔3中吹入微细粉料6，从另外一个或几个内部小孔2或外围小孔3中出风时，则表示微细粉料6随风流在这些内部小孔2或外围小孔3所沟通的裂隙漏风通道7间运移，当不再出风时，则表示微细粉料6已完全阻隔巷道中风流流入吹料的这一个内部小孔2或外围小孔3所沟通的穿层钻孔1周围的部分裂隙漏风通道7，此时即可开始对下一个内部小孔2或外围小孔3进行吹料，直到吹完最后一个内部小孔2或外围小孔3，此时微细粉料6已封堵所有内部小孔2及外围小孔3所沟通的穿层钻孔1周围的全部裂隙漏风通道7。
当穿层钻孔1数量多于4个时，在穿层钻孔1孔群内部及孔群周围分别可适当地增加内部小孔2及外围小孔3的数量，并按上述具体实施过程进行。

Claims (6)

1.一种提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于包括如下步骤：
a.当穿层钻孔瓦斯抽采浓度低于30％时，在穿层钻孔(1)孔群的周围施工若干外围小孔(3)，在穿层钻孔(1)孔群的内部施工至少一个内部小孔(2)；
b.将约为1～3m长的粉料输送管(4)装入外围小孔(3)和内部小孔(2)内，孔口用聚氨酯封孔剂(5)密封；
c.通过井下压风系统，将微细粉料(6)分别经粉料输送管(4)吹入内部小孔(2)和外围小孔(3)内，此时微细粉料(6)在井下压风系统的正压和瓦斯抽采的负压共同作用下，进入每个穿层钻孔(1)周围的裂隙漏风通道(7)。
2.根据权利要求1所述的提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于：所述的内部小孔(2)和外围小孔(3)的开孔位置分别与穿层钻孔(1)的间距为300～1200mm。
3.根据权利要求1所述的提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于：所述的内部小孔(2)和外围小孔(3)施工的轴向方向与穿层钻孔(1)轴向方向不相交，成5～20°的锐角。
4.根据权利要求1、2或3所述的提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于：所述的内部小孔(2)和外围小孔(3)的孔径为Φ28mm～Φ56mm。
5.权利要求1、2或3所述的提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于：所述的内部小孔(2)的孔深比穿层钻孔(1)的封孔深度短1～3m。
6.权利要求1、2或3所述的提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度的方法，其特征在于：所述的外围小孔(3)的孔深比穿层钻孔(1)的封孔深度长1～3m。
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