CN105927268A - 一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法 - Google Patents
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Abstract
一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，将瓦斯抽采管(7)插入钻孔内；井下负压抽采主管路(1)与三通球阀(5)的管路上设有瓦斯浓度监测装置(2)、一氧化碳监测装置(3)、温度监测装置(4)，瓦斯抽采管上有火花发生器(6)，当瓦斯浓度监测装置监测到瓦斯抽采管中瓦斯浓度在9％‑10％范围内，火花发生器接通电源使钻孔内瓦斯发生燃爆；对钻孔内气体进行抽采；当监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过警戒值或抽采气体温度超过警戒值后，向钻孔内注水防止煤自燃。该方法利用瓦斯抽采钻孔浓度的自然衰减特性多次诱爆，能够增加孔壁周围煤体裂隙发育，持续提高煤层瓦斯透气性，适用于高瓦斯低透气性煤层。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层增透的抽采方法，具体是一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，属于瓦斯增透抽采技术领域。
背景技术
我国煤层透气性比美国和澳大利亚低2-3个数量级，煤层增透是提高瓦斯抽采量的主要途径。目前煤矿采用的单一煤层主要增透措施包括水力化增透和爆破增透两种措施，然而这两种增透措施均存在一定的局限性：水力增透措施如水力压裂、水力割缝和水力冲孔等在松软低透煤层易诱发塌孔、喷孔等孔内事故，堵塞瓦斯流动通道，且受水表面张力限制，渗透范围有限。水力压裂的起裂压强为25MPa，极易诱发煤与瓦斯突出；爆破增透如炸药爆破和液态CO2爆破也都存在诱发塌孔的问题，且需要额外施工控制钻孔，操作工艺复杂，仅适用于工作面掘进消突。
气体燃爆致裂具有渗透范围广、冲击能量可控、可循环爆破、操作安全等优点，应用前景广阔。中国发明专利2015年01月28日公开的一种公开号为CN104314605A的“一种钻孔内瓦斯爆炸致裂煤体强化抽采方法”和中国发明专利2014年12月24日公开的一种公开号为CN104234739A的“一种钻孔内瓦斯爆炸致裂煤体强化抽采方法”均提出了一种向钻孔主动注入空气，使孔内瓦斯浓度降低到最佳爆炸浓度范围，然后引爆孔内瓦斯致裂的方法，上述方法依靠主动注气的方式稀释瓦斯，存在孔内瓦斯浓度分布不均匀的问题，孔内可引爆瓦斯浓度分布区域不均匀、不连续，容易导致点火引爆失效和孔内燃爆范围受限，且未涉及燃爆后孔内发生煤自燃的安全防护问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，该方法可以使孔内可引爆瓦斯浓度分布均匀、连续，不会导致点火引爆失效和孔内燃爆范围受限的问题出现，且可以防止燃爆后口内发生煤自燃的现象发生，能够增加孔壁周围煤体裂隙发育，持续提高煤层瓦斯透气性，适用于高瓦斯低透气性煤层。
为了实现上述目的，本发明提供一种诱导瓦斯抽采钻孔孔内瓦斯燃爆增透方法，该方法包括以下步骤：
a.将一定长度的瓦斯抽采管插入钻孔内，接着采用带压水泥注浆封孔工艺密封钻孔与瓦斯抽采管之间的间隙；三通球阀的一端与瓦斯抽采管伸出钻孔的一端连通，一端与井下负压抽采主管路的一端连通，一端与注水管连接；在井下负压抽采主管路与三通球阀连接的管路上依次设有瓦斯浓度监测装置、一氧化碳监测装置、温度监测装置，在三通球阀与钻孔连接的瓦斯抽采管上设有火花发生器，所述的瓦斯浓度监测装置、一氧化碳监测装置、温度监测装置、三通球阀、火花发生器均通过控制线与控制器连接；
b.当瓦斯浓度监测装置监测到瓦斯抽采管中的瓦斯浓度在9.2％-9.8％范围内，给火花发生器接通电源使钻孔内瓦斯发生燃爆；
c.钻孔内瓦斯燃爆后，由控制器控制打开三通球阀使瓦斯抽采管与井下负压抽采主管路连通，对钻孔内气体进行抽采；
d.当一氧化碳监测装置监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过警戒值或温度监测装置监测到抽采气体温度超过警戒值后，通过三通球阀控制注水管向钻孔内注水防止煤自燃；
e.当瓦斯浓度再次进入9.2％-9.8％范围内时，重复步骤b、c和d，重复对孔内瓦斯点火燃爆。
进一步，一氧化碳监测装置监测到的一氧化碳浓度的警戒值为24-50ppm。
进一步，温度监测装置监测到的警戒值为煤层埋深地层温度的1.2-1.5倍。
进一步，注水量为钻孔体积的30％-40％。
与现有技术相比，本发明方法利用瓦斯抽采钻孔浓度的自然衰减特性，当抽采后期钻孔整个空间浓度降低到最佳爆炸点9.5％左右时，点火引爆孔内瓦斯，此时孔内瓦斯浓度分布相对均匀，连续性好，爆炸范围广，爆炸波传导效率高，产生的致裂能量大，本发明通过检测孔内一氧化碳和温度的变化预判因循环多次燃爆导致孔内煤体自然的风险，并采用向孔内注入一定量的水防治该条件下煤自燃的发生。该方法利用瓦斯抽采钻孔浓度的自然衰减特性多次诱爆，能够增加孔壁周围煤体裂隙发育，持续提高煤层瓦斯透气性，适用于高瓦斯低透气性煤层。
附图说明
图1是本发明的工作示意图。
图中：1、井下负压抽采主管路，2、瓦斯浓度监测装置，3、一氧化碳监测装置，4、温度监测装置，5、三通球阀，6、火花发生器，7、瓦斯抽采管，8、控制器，9、注水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，包括以下步骤：
a.将一定长度的瓦斯抽采管7插入钻孔内，接着采用带压水泥注浆封孔工艺密封钻孔与瓦斯抽采管7之间的间隙；三通球阀5的一端与瓦斯抽采管7伸出钻孔的一端连通，一端与井下负压抽采主管路1的一端连通，一端与注水管9连接；在井下负压抽采主管路1与三通球阀5连接的管路上依次设有瓦斯浓度监测装置2、一氧化碳监测装置3、温度监测装置4，在三通球阀5与钻孔连接的瓦斯抽采管7上设有火花发生器6，所述的瓦斯浓度监测装置2、一氧化碳监测装置3、温度监测装置4、三通球阀5、火花发生器6均通过控制线与控制器8连接；
b.当瓦斯浓度监测装置2监测到瓦斯抽采管7中的瓦斯浓度在9.2％-9.8％范围内，给火花发生器6接通电源使钻孔内瓦斯发生燃爆；
c.钻孔内瓦斯燃爆后，由控制器8控制打开三通球阀5使瓦斯抽采管7与井下负压抽采主管路1连通，对钻孔内气体进行抽采；
d.当一氧化碳监测装置3监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过警戒值或温度监测装置5监测到抽采气体温度超过警戒值后，通过三通球阀5控制注水管9向钻孔内注水防止煤自燃；
e.当瓦斯浓度再次进入9.2％-9.8％范围内时，重复步骤b、c和d，重复对孔内瓦斯点火燃爆。
一氧化碳监测装置3监测到的一氧化碳浓度的警戒值为24-50ppm，当一氧化碳监测装置3监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过警戒值，通过三通球阀5向钻孔内注水防止煤自燃发生，该一氧化碳浓度值为24-50ppm。
温度监测装置4监测到的警戒值为煤层埋深地层温度的1.2-1.5倍，当温度监测装置4监测到抽采气体温度超过警戒值后，通过三通球阀5向钻孔内注水防止煤自燃发生，该警戒值为煤层埋深地层温度的1.2-1.5倍。
所述注水量为钻孔体积的30％-40％。
实施例
a.将长20m的瓦斯抽采管7插入直径为94mm、深100m的钻孔内，接着采用带压水泥注浆封孔工艺密封钻孔，将瓦斯浓度监测装置2、一氧化碳监测装置3、温度监测装置4设置在井下负压抽采主管路1的管路上，火花发生器6设置在瓦斯抽采管7的管路上，通过何种方式将火花发生器6与瓦斯浓度监测装置2、一氧化碳监测装置3、温度监测装置4通过三通球阀5隔离分开；
b.当瓦斯浓度监测装置2监测到瓦斯抽采管7的瓦斯浓度为9.3％时，关闭三通球阀5，给火花发生器6接通电源使钻孔内瓦斯发生燃爆；
c.钻孔内瓦斯燃爆后将瓦斯抽采管7通过三通球阀5与井下负压抽采主管路1连接，打开三通球阀5，对钻孔内气体进行抽采；
d.当一氧化碳监测装置3监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过24ppm后，通过三通球阀5向钻孔内注水防止煤自燃发生；当温度监测装置4监测到抽采气体温度持续上升后，达到原始煤层温度的1.5倍时，通过三通球阀5向钻孔内注水防止煤自燃发生，注水量为钻孔体积的40％；
e.将钻孔接入井下负压抽采主管路1一定时间后，当瓦斯浓度再次进入9％-10％范围内时，重复步骤b、c和d，重复对孔内瓦斯燃爆。
Claims (4)
1.一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
a.将一定长度的瓦斯抽采管(7)插入钻孔内，接着采用带压水泥注浆封孔工艺密封钻孔与瓦斯抽采管(7)之间的间隙；三通球阀(5)的一端与瓦斯抽采管(7)伸出钻孔的一端连通，一端与井下负压抽采主管路(1)的一端连通，一端与注水管(9)连接；在井下负压抽采主管路(1)与三通球阀(5)连接的管路上依次设有瓦斯浓度监测装置(2)、一氧化碳监测装置(3)、温度监测装置(4)，在三通球阀(5)与钻孔连接的瓦斯抽采管(7)上设有火花发生器(6)，所述的瓦斯浓度监测装置(2)、一氧化碳监测装置(3)、温度监测装置(4)、三通球阀(5)、火花发生器(6)均通过控制线与控制器(8)连接；
b.当瓦斯浓度监测装置(2)监测到瓦斯抽采管(7)中的瓦斯浓度在9.2％-9.8％范围内，给火花发生器(6)接通电源使钻孔内瓦斯发生燃爆；
c.钻孔内瓦斯燃爆后，由控制器(8)控制打开三通球阀(5)使瓦斯抽采管(7)与井下负压抽采主管路(1)连通，对钻孔内气体进行抽采；
d.当一氧化碳监测装置(3)监测到抽采气体内一氧化碳浓度超过警戒值或温度监测装置(5)监测到抽采气体温度超过警戒值后，通过三通球阀(5)控制注水管(9)向钻孔内注水防止煤自燃；
e.当瓦斯浓度再次进入9.2％-9.8％范围内时，重复步骤b、c和d，重复对孔内瓦斯点火燃爆。
2.根据权利要求1所述的一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，其特征在于：一氧化碳监测装置(3)监测到的一氧化碳浓度的警戒值为24-50ppm。
3.根据权利要求1或2所述的一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，其特征在于：温度监测装置(4)监测到的警戒值为煤层埋深地层温度的1.2-1.5倍。
4.根据权利要求3所述的一种诱导抽采后期钻孔孔内瓦斯燃爆煤层增透的抽采方法，其特征在于：所述注水量为钻孔体积的30％-40％。
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