CN103147788A - 厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，包括：1)布置钻孔：根据所抽煤层的赋存情况及抽放半径，选择钻孔的间距、排距、角度、孔径、孔长；2)钻孔施工及封孔：确定钻机的角度和方位进行钻孔施工，保持施工期间钻机的稳定性，钻孔完成后进行封孔；3)煤体注水加压：将水加压注入煤体，填充煤体中的裂隙；4)抽采瓦斯：在钻孔施工、封孔稳固并进行煤体注水加压后进行瓦斯抽采。采用该工艺，可使瓦斯抽采效果大幅提高，大大缩短瓦斯的预抽时间，相应增加了煤炭的开采的时间，同时，抽采率高，生产期间风流中瓦斯浓度低，杜绝超限报警现象，提高了生产效率。

Description

厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺
技术领域
本发明涉及瓦斯抽采技术，尤其涉及一种厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯的工艺。
背景技术
煤矿瓦斯治理是瓦斯矿井，特别是高瓦斯或瓦斯突出矿井的关键工作和重点工作，不仅影响着工程进度和生产效益，更重要的是关系到矿井的安全；关系着职工的生命和企业的财产。煤炭工作者一直致力于瓦斯防治技术的研究，管理上制定了“以风定产、监测监控、抽采达标”十二字方针，国家煤矿安监总局、国家煤矿安监局先后下发一系列的瓦斯治理的文件、规定及办法，旨在扼制或杜绝煤矿瓦斯重特大事故，实现安全生产。
瓦斯治理要标本兼治，关键是治本，瓦斯抽放是治本的有效途径，从根源上解决和控制瓦斯危害，目前瓦斯抽放技术已被广泛接受和应用，在安全生产上及节能减排上发挥着巨大的作用、产生了很好的效益。如何抽放、钻孔如何布置、是否适宜开采工艺、开采强度等均要不断的探索和总结，让瓦斯的危害在人们的掌控之中，不给生产造成阻碍。
目前瓦斯抽采方法多采用“边掘边抽”、“边采边抽”、煤体预抽、高位钻孔抽采、上隅角抽、采空区插埋管抽采、老空区抽采、高位巷抽等；钻孔的布置方式有顺层钻孔、穿层钻孔、斜交钻孔、倾斜钻孔、交叉钻孔等。通过多种方法、形式把瓦斯从煤体中最大限度的在开采前抽出，减少开采落煤时的风排量，是抽采的终极目标，而现有的抽采工艺还有改进的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，根据煤体的赋存情况，选择钻孔的布置方式，达到最佳抽采效果。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，包括：
1)布置钻孔：根据所抽煤层的赋存情况及抽放半径，选择钻孔的间距、排距、角度、孔径、孔长；
2)钻孔施工及封孔：确定钻机的角度和方位进行钻孔施工，保持施工期间钻机的稳定性，钻孔完成后进行封孔；
3)煤体注水加压：将水加压注入煤体，填充煤体中的裂隙；
4)抽采瓦斯：在钻孔施工、封孔稳固并进行煤体注水加压后进行瓦斯抽采。
步骤1)中，将注水加压孔布置在煤体下部，距煤层底板0.5～1米，间距10～15米；瓦斯抽放孔布置在煤体中上部，距煤层顶板1.5～2米，与注水加压钻孔成对称三角形布置；孔的角度与煤层角度一致；注水孔选用直径75毫米的钻头施工，抽放孔选用直径95～108毫米钻头施工；孔长为面长度的2/3～3/3之间，终孔位置距前方巷道小于30米。
步骤2)中，为防止钻孔偏离设计方向，使用防跑偏装置对钻机进行定位；瓦斯抽采钻孔封孔采用水泥砂浆封孔或聚氨酯封孔，封孔长度10～15米；加压注水孔封孔长度5～10米，使用封孔器或水泥砂浆。
步骤3)中，采用6Mpa高压水注入煤体，持续到采煤工作面的前方10～15米的超前影响区。
本发明的优点在于，采用以上措施，可使瓦斯抽采效果大幅提高，大大缩短瓦斯的预抽时间，相应增加了煤炭的开采的时间，同时，抽采率高，生产期间风流中瓦斯浓度低，杜绝超限报警现象，提高了生产效率。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明提出的厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其过程包括布置钻孔、钻孔施工及封孔、煤体注水加压和抽采瓦斯。
布置钻孔是根据所抽煤层的赋存情况及抽放半径，选择钻孔的间距、排距、角度、孔径、孔长；注水加压孔布置在煤体下部，距煤层底板0.5～1米，间距10～15米；瓦斯抽放孔布置在煤体中上部，距煤层顶板1.5～2米，与注水加压钻孔成对称三角形布置；孔的角度与煤层角度一致；注水孔选用直径75毫米的钻头施工，抽放孔选用直径95～108毫米钻头施工；孔长为面长度的2/3～3/3之间，终孔位置距前方巷道小于30米。
钻孔施工及封孔是确定钻机的角度和方位进行钻孔施工，钻孔完成后进行封孔；为防止钻孔偏离设计方向，使用防跑偏装置对钻机进行定位；瓦斯抽采钻孔封孔采用水泥砂浆封孔或聚氨酯封孔，封孔长度10～15米；加压注水孔封孔长度5～10米，使用封孔器或水泥砂浆。
煤体注水加压是将水加压注入煤体，填充煤体中的裂隙；采用6Mpa高压水注入煤体，持续到采煤工作面的前方10～15米的超前影响区；由于煤体中空隙、裂隙的存在，高压水进入煤体后，一是把空隙、裂隙中的瓦斯挤压，挤入其他空隙、钻孔中；二是把细微孔隙中的的瓦斯封闭在煤体中，即使割煤时，由于煤体水分的存在也不易释放；三是高压水预裂煤体，改变原岩应力的状态；四是对煤体降尘灭尘，煤体加压注水可持续到采煤工作面的前方10～15米的超前影响区。
抽采瓦斯是在钻孔施工、封孔稳固并进行煤体注水加压后进行瓦斯抽采。钻孔施工完后，封孔稳固后随即进行煤体注水加压，给原存在于煤体裂隙、孔隙中的瓦斯挤压形成正压力；瓦斯抽放孔连接到抽放系统中后，又对煤体裂隙、孔隙中的瓦斯形成负压吸力作用，这样煤体中的瓦斯处于挤压的正压力和负压吸力双重作用下，加速流入矿井的抽放系统，并随压力水对煤体的预裂作用，增加了瓦斯在煤体中的流通通道，使瓦斯抽采效果大幅提高，根据分析可提高50％以上，大大缩短了瓦斯的预抽时间，相应增加了煤炭的开采的时间，同时生产期间风流中瓦斯浓度低，杜绝超限报警现象，提高了生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其特征在于，包括：
1)布置钻孔：根据所抽煤层的赋存情况及抽放半径，选择钻孔的间距、排距、角度、孔径、孔长；
2)钻孔施工及封孔：确定钻机的角度和方位进行钻孔施工，保持施工期间钻机的稳定性，钻孔完成后进行封孔；
3)煤体注水加压：将水加压注入煤体，填充煤体中的裂隙；
4)抽采瓦斯：在钻孔施工、封孔稳固并进行煤体注水加压后进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其特征在于，步骤1)中，将注水加压孔布置在煤体下部，距煤层底板0.5～1米，间距10～15米；瓦斯抽放孔布置在煤体中上部，距煤层顶板1.5～2米，与注水加压钻孔成对称三角形布置；孔的角度与煤层角度一致；注水孔选用直径75毫米的钻头施工，抽放孔选用直径95～108毫米钻头施工；孔长为面长度的2/3～3/3之间，终孔位置距前方巷道小于30米。
3.根据权利要求1所述的厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其特征在于，步骤2)中，为防止钻孔偏离设计方向，使用防跑偏装置对钻机进行定位。
4.根据权利要求1所述的厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其特征在于，步骤2)中，瓦斯抽采钻孔封孔采用水泥砂浆封孔或聚氨酯封孔，封孔长度10～15米；加压注水孔封孔长度5～10米，使用封孔器或水泥砂浆。
5.根据权利要求1所述的厚煤层煤体加压正负压联合抽采瓦斯工艺，其特征在于，步骤3)中，采用6Mpa高压水注入煤体，持续到采煤工作面的前方10～15米的超前影响区。
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