CN102678166B - 单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法 - Google Patents
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Abstract
单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，属于提高瓦斯抽采率的方法。煤层工作面巷道掘进过程中，施工顺层瓦斯抽采钻孔，施工完毕后将护孔管送入瓦斯抽采钻孔内并进行密封，抽采煤体瓦斯；当巷道掘进长度不少于50m时，每隔0.3m～0.5m煤柱，用螺旋钻采煤机在煤层底部沿倾向进行钻采，形成宽度为1.0m～1.5m、高度为煤层厚度0.1～0.2倍的钻采孔；钻采孔形成后，煤体自下而上出现弯曲下沉，产生大量的裂隙，煤体透气性系数平均提高120倍以上，瓦斯抽采钻孔流量平均增加10倍以上，平均瓦斯抽采浓度大于55%。用采矿的方法实现高瓦斯低透气性单一厚煤层区域卸压，增透范围广，增透效果好，煤层瓦斯抽采率提高60%以上，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高瓦斯抽采率的方法，特别是一种单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，适用于高瓦斯低透气性单一厚煤层。
背景技术
根据煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划得知：荥巩煤田突出煤层区、登封煤田突出煤层区、新密煤田突出煤层区、焦作矿区突出煤层区、晋城矿区突出煤层区、沁水煤田煤层区、安阳－鹤壁矿区突出煤层区、峰峰－邯郸矿区突出煤层区、韩城矿区突出煤层区、石炭井－石嘴山矿区突出煤层区、通化矿区突出煤层区等都以单一煤层开采为主，不具备开采保护层条件。往往选择区域预抽来降低煤层瓦斯含量，消除具有突出危险性煤层的突出风险；由于煤层透气性低，存在预抽时间长、抽采率低的问题，所以煤层内卸压增透提高瓦斯抽采率势在必行。目前，我国单一煤层增透提高瓦斯抽采率技术主要有水力压裂、水力割缝和深孔爆破等。水力压裂是通过钻孔向煤层压入高压水，使煤层形成新的裂隙流通网络，增加煤层透气性，但由于煤层构造复杂、煤质松软，常导致压裂的方向不易控制或支撑剂容易嵌入煤体，且松软煤体被浸泡后易泥化，压裂液进入煤体后不易排出，堵塞煤体瓦斯流动通道，提高瓦斯抽采率效果不明显。水力割缝是通过高压水射流在煤体中割缝、卸压、增透，达到有效改造低渗透煤层的目的；但在地应力的作用下，割出来的缝隙很快就被闭合，增透效果有限，提高瓦斯抽采率效果一般。松动爆破是利用爆炸瞬间产生的爆轰压力使孔周围煤体产生裂隙、松动和膨胀变形，以提高煤层透气性，但在松动爆破后，易出现诱发塌孔堵塞瓦斯流动通道的问题，高效率瓦斯抽采只能维持几天，抽采效果差。
发明内容
本发明是要提供一种单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，实现煤层区域卸压、增透范围广、增透效果好和大幅度提高瓦斯抽采率的目的。
本发明的目的是这样实现的：单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，包括如下步骤：
a.煤层工作面巷道掘进过程中，施工顺层瓦斯抽采钻孔；
b.瓦斯抽采钻孔施工完毕后，将护孔管送入瓦斯抽采钻孔内；
c.对瓦斯抽采钻孔进行密封，并连入矿井瓦斯抽采系统抽采工作面煤体瓦斯；
d.当巷道掘进长度大于50m时，随着巷道掘进的进行，在已掘巷道中用螺旋钻采煤机在煤层底部沿倾向进行钻采，形成钻采孔；
e.每隔一段煤柱，继续用螺旋钻采煤机钻采以形成下一个钻采孔，直至完成整条巷道的钻采孔作业；
f．工作面另一条巷道重复上述a、b、c、d和e步骤。
所述钻采孔宽度为1.0m～1.5m，钻采孔（2）的钻采煤体（3）厚度为煤层厚度的0.1～0.2倍，钻采孔之间留设的煤柱宽度为0.3m～0.5m；所述的工作面巷道内钻采孔，工作面两条巷道内钻采孔的钻采深度之和大于工作面倾向长度；所述护孔管长度不小于瓦斯抽采钻孔长度的70%。
有益效果：本发明的单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，用采矿的方法解决了煤层瓦斯抽采率低的问题。煤层工作面巷道在掘进过程中，煤层底部作为下保护层用螺旋钻采煤机进行钻采、排出煤体，随着煤体自下而上的弯曲下沉，产生大量裂隙，煤体透气性系数平均提高120倍以上。钻采孔宽度为1.0m～1.5m，钻采孔高度为煤层厚度的0.1～0.2倍，钻采孔之间留设的煤柱宽度为0.3～0.5m，保证了煤层区域卸压大小在合理的范围内，确保了煤层顶板不受破坏和后续采煤具有正常开采条件。在瓦斯抽采钻孔内送入护孔管，防止在煤体弯曲下沉过程中出现塌孔现象，为瓦斯大流量抽采提供了永久的通道。用采矿的方法实现了煤层区域卸压、增透范围广、增透效果好和大幅度提高瓦斯抽采率的目的。
优点：该方法实现高瓦斯低透气性单一厚煤层区域卸压，增透范围广，增透效果好，大幅度提高瓦斯抽采效率，瓦斯抽采钻孔流量平均增加10倍以上，平均瓦斯抽采浓度大于55%，煤层瓦斯抽采率提高60%以上，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明钻孔布置侧视示意图。
图2是本发明钻孔布置俯视示意图。
图中：1、瓦斯抽采钻孔；2、钻采孔；3、煤体。
具体实施方式
实施例1：单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，包括如下步骤：
a.煤层工作面巷道掘进过程中，施工顺层瓦斯抽采钻孔1；
b.瓦斯抽采钻孔1施工完毕后，将护孔管送入瓦斯抽采钻孔1内；
c.对瓦斯抽采钻孔1进行密封，并连入矿井瓦斯抽采系统抽采工作面煤体3瓦斯；
d.当巷道掘进长度大于50m时，随着巷道掘进的进行，在已掘巷道中用螺旋钻采煤机在煤层底部沿倾向进行钻采，形成钻采孔2；
e.每隔一段煤柱，继续用螺旋钻采煤机钻采以形成下一个钻采孔2，直至完成整条巷道的钻采孔2作业；
f．工作面另一条巷道重复上述a、b、c、d和e步骤。
本发明的单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的具体方法：煤层工作面巷道掘进过程中，施工顺层瓦斯抽采钻孔1，瓦斯抽采钻孔1间距为3～5m；瓦斯抽采钻孔1施工完毕后，将护孔管送入瓦斯抽采钻孔1内，护孔管长度不小于瓦斯抽采钻孔1长度的70%，防止抽采过程中塌孔现象的出现，为瓦斯大流量抽采提供了永久的通道。利用现有煤矿钻孔密封方法对瓦斯抽采钻孔1进行密封，密封长度不小于15m，使密封长度避开了巷道松动圈，防止抽采过程中空气进入瓦斯抽采钻孔1内影响抽采效果。通过瓦斯抽采管、集流管和支管将瓦斯抽采钻孔1连入矿井抽采系统，对工作面煤体3内的瓦斯进行抽采,抽采负压不低于10KPa。当巷道掘进长度大于50m时，随着巷道掘进的进行，在已掘巷道中用螺旋钻采煤机在煤层底部沿倾向进行钻采，形成钻采孔2。被切割、破碎的煤体3被螺旋叶片带出，钻采孔2宽度为1.0m～1.5m，钻采孔2的钻采煤体3厚度为煤层厚度的0.1～0.2倍，钻采孔2之间留设的煤柱宽度为0.3m～0.5m，保证了煤层区域卸压大小在合理的范围内，确保了煤层顶板不受破坏和工作面采煤具有正常开采条件。每隔0.3m～0.5m煤柱，继续用螺旋钻采煤机钻采以形成下一个钻采孔2，直至完成整条巷道的钻采孔2作业；工作面另一条巷道重复上述a、b、c、d和e步骤，最后完成整个工作面的钻采孔2作业，使工作面两条巷道内钻采孔2的钻采深度之和大于工作面倾向长度。钻采孔2形成后，煤体3自下而上会出现弯曲下沉，产生大量的裂隙，整个工作面煤体3的透气性系数平均提高120倍以上，瓦斯抽采钻孔1的流量平均增加10倍以上，瓦斯抽采钻孔1平均瓦斯抽采浓度大于55%，使煤层瓦斯抽采率提高60%以上。煤层底部被钻出的煤体3相当于开采了煤体3的下保护层，实现了高瓦斯低透气性煤层区域卸压，增透范围广，增透效果好，大幅度提高了煤层瓦斯抽采率；对于突出煤层，此方法还能快速消除煤层的煤与瓦斯突出危险性。
Claims (4)
1.一种单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，其特征在于：
a.煤层工作面巷道掘进过程中，施工顺层瓦斯抽采钻孔（1）；
b.瓦斯抽采钻孔（1）施工完毕后，将护孔管送入瓦斯抽采钻孔（1）内；
c.对瓦斯抽采钻孔（1）进行密封，并连入矿井瓦斯抽采系统抽采工作面煤体（3）瓦斯；
d.当巷道掘进长度大于50m时，随着巷道掘进的进行，在已掘巷道中用螺旋钻采煤机在煤层底部沿倾向进行钻采，形成钻采孔（2）；
e.每隔一段煤柱，继续用螺旋钻采煤机钻采以形成下一个钻采孔（2），直至完成整条巷道的钻采孔（2）作业；
f. 工作面另一条巷道重复上述a、b、c、d和e步骤。
2.根据权利要求1所述的单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，其特征在于：所述钻采孔（2）宽度为1.0m～1.5m，钻采孔（2）的钻采煤体（3）厚度为煤层厚度的0.1～0.2倍，钻采孔（2）之间留设的煤柱宽度为0.3m～0.5m。
3.根据权利要求1所述的单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，其特征在于：所述的工作面巷道内钻采孔（2），工作面两条巷道内钻采孔（2）的钻采深度之和大于工作面倾向长度。
4.根据权利要求1所述的单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法，其特征在于：所述护孔管长度不小于瓦斯抽采钻孔（1）长度的70%。
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