CN106703871A - 一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法 - Google Patents

一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法，涉及一种煤层注水防治瓦斯煤尘的方法，步骤如下：施工顺层抽采钻孔、在钻孔内插入抽采管，封闭密封钻孔封孔段，开始抽采煤层瓦斯；将第二钻孔作为注水孔，拆除第二抽采管上连接的第二抽采管路和第二孔板流量计，将膨胀封孔器插入第二抽采管内；通过高压胶管将膨胀封孔器依次与高压阀门、注水流量计、高压注水泵和井下供水管连接；利用高压注水泵向第二钻孔实施煤层注水；将高压阀门关闭。该方法利用注‑抽钻孔交替布置实施煤层注水，可提高相邻抽采钻孔的瓦斯抽采量，降低采掘时的瓦斯涌出量，提高煤层的含水量，降低采掘时的粉尘浓度，改善工作人员作业环境，有效防治矿井瓦斯煤尘灾害。

Description

一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法
技术领域
本发明涉及一种煤层注水防治瓦斯煤尘的方法，具体涉及一种高压注水防治瓦斯煤尘方法。
背景技术
煤矿瓦斯抽采是矿井瓦斯灾害防治的根本途径，对于高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井煤层而言，尤其是单一低渗透煤层，无法实施保护层开采区域防突措施，多采用预抽煤层瓦斯的措施，由于煤层渗透性系数低，存在预抽时间长、抽采瓦斯流量小、抽采瓦斯浓度低等问题，导致煤层瓦斯抽采效果不佳，严重影响采掘工作面的接替工作。针对这些问题，相关科研人员提出了水力压裂、深孔爆破、注气驱替等煤层增透措施，在一定范围内取得了较好的应用效果。
针对高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，由于高强度的煤层瓦斯抽采，导致煤体水分大量流失，使煤层变得更加干燥，煤体含水率减小，采掘时生成的粉尘量很大，导致我国煤矿井下粉尘防治问题依旧十分突出，煤矿接尘人员尘肺发病病例一直居高不下。针对这些问题，相关科研人员开展了煤层注水防尘、高压喷雾降尘、泡沫降尘等技术研究工作，煤层注水是粉尘防治的治本性措施，然而高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井煤层注水与瓦斯抽采的时空矛盾十分突出，导致煤层注水效果不佳。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法，包括如下步骤：
步骤1：在煤层施工顺层间隔抽采第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔；在所述第一钻孔的入口处插入第一抽采管，在所述第二钻孔的入口处插入第二抽采管，在所述第三钻孔的入口处插入第三抽采管，同时采用“两堵一注”带压封孔工艺、利用封孔材料将所述第一钻孔和所述第一抽采管之间的缝隙封闭形成第一钻孔封孔段、将所述第二钻孔和所述第二抽采管之间的缝隙封闭形成第二钻孔封孔段及将所述第三钻孔和所述第三抽采管之间的缝隙封闭形成第三钻孔封孔段，接着将所述第一抽采管与第一抽采管路连通，将所述第二抽采管与第二抽采管路连通，将所述第三抽采管与第三抽采管路连通，所述第一抽采管路上设置有第一孔板流量，计所述第二抽采管路上设置有第二孔板流量计，所述第三抽采管路上设置有第三孔板流量计，开始抽采煤层瓦斯；
步骤2：抽采50-60天后，将所述第二钻孔作为注水孔，拆除所述第二抽采管上连接的所述第二抽采管路和所述第二孔板流量计，将膨胀封孔器插入所述第二抽采管内，在所述第二抽采管周边巷道5m范围内拉上警示线，并挂上警示标识；
步骤3：通过高压胶管将所述膨胀封孔器依次与高压阀门、注水流量计、高压注水泵和井下供水管连接；
步骤4：利用所述高压注水泵向所述第二钻孔实施煤层注水，注水压力6-8MPa，通过所述高压注水泵上的压力表观测注水压力，通过所述注水流量计观测注水流量；注水时通过所述第一孔板流量计和所述第三孔板流量计检测所述第一钻孔和所述第三钻孔内的瓦斯抽采流量，采用光学瓦检仪测定所述第一钻孔和所述第三钻孔内的瓦斯抽采浓度，采用真空表测定所述第一钻孔和所述第三钻孔内的钻孔负压；
步骤5：注水采用连续注水或间隔注水方式，注水48h-96h后，将所述高压阀门关闭，所述高压注水泵停止注水，所述膨胀封孔器继续膨胀封孔，所述第二钻孔内压力水慢慢渗入煤层。
优选地，所述第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔的钻孔直径为113mm，钻孔长度为100-150m，钻孔之间的间距为5-10m，所述第一钻孔封孔段、第二钻孔封孔段和第三钻孔封孔段的封孔段长度为8m-16m；
所述第一抽采管、第二抽采管和第三抽采管的外径为75mm，长度为16m，所述膨胀封孔器的长度为1-1.5m、外径为55mm、最大工作压力10MPa。
本发明提供的煤层注—抽钻孔交替布置的注水防治瓦斯煤尘方法具有以下有益效果：
(1)注水时不破坏原有抽采钻孔的封孔段，基于“孔内封孔的思路”，直接利用膨胀封孔器在原有抽采管内进行封孔，可取得较好的封孔效果，保证煤层高压注水顺利实施；
(2)先对煤层瓦斯进行预先抽采，在预抽的中后期，当瓦斯抽采纯量较小时，利用部分钻孔实施注水，相邻钻孔进行瓦斯抽采或瓦斯排放，以便利用高压煤层注水过程中所产生的驱替、置换解吸、润湿等综合作用，提高煤层瓦斯抽采效果；
(3)注水时利用注入水的宏观驱替瓦斯作用，可提高相邻钻孔的瓦斯抽采流量和浓度，进而提高瓦斯抽采效果，缩短煤层预抽瓦斯时间；
(4)注水后利用注入水的微观置换解吸瓦斯作用，可将煤层中的瓦斯置换出来进入抽采钻孔，进一步提高相邻钻孔的瓦斯抽采流量和浓度；
(5)利用注入水的润湿作用，可提高煤层的含水量，降低采掘时的瓦斯涌出量和粉尘浓度，改善工作人员作业环境；
(6)该方法能够有效平衡瓦斯抽采和煤层注水的时间和空间矛盾，达到防治瓦斯煤尘的目的，实现“一孔两用”(抽采和注水)和“一措两防”(防瓦斯和煤尘)。
附图说明
图1为本发明实施例1的高压注水防治瓦斯煤尘的瓦斯抽采示意图；
图2为本发明实施例1的高压注水防治瓦斯煤尘的注水示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
实施例1
本发明提供了一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法，具体如图1和图2所示，包括如下步骤：
步骤1：如图1所示，在煤层1施工顺层间隔抽采第一钻孔2、第二钻孔3和第三钻孔4，钻孔交替布置，钻孔间距充分考虑瓦斯抽采要求和煤层注水要求；在第一钻孔2的入口处插入第一抽采管5，在第二钻孔3的入口处插入第二抽采管6，在第三钻孔4的入口处插入第三抽采管7，同时采用“两堵一注”带压封孔工艺、利用封孔材料将第一钻孔2和第一抽采管5之间的缝隙封闭形成第一钻孔封孔段8、将第二钻孔3和第二抽采管6之间的缝隙封闭形成第二钻孔封孔段9及将第三钻孔4和第三抽采管7之间的缝隙封闭形成第三钻孔封孔段10，接着将第一抽采管5与第一抽采管路20连通，将第二抽采管6与第二抽采管路21连通，将第三抽采管7与第三抽采管路19连通，第一抽采管路20上设置有第一孔板流量计17，第二抽采管路21上设置有第二孔板流量计22，第三抽采管路19上设置有第三孔板流量计18，开始抽采煤层瓦斯；
步骤2：如图2所示，抽采50-60天后，本实施例为60天后，抽采钻孔的瓦斯流量和抽采浓度显著降低时，即单纯靠延长抽采时间不能达到好的抽采效果，将第二钻孔3作为注水孔，基于孔内封孔思路，拆除第二抽采管6上连接的第二抽采管路21和第二孔板流量计22，将膨胀封孔器11插入第二抽采管6内，在第二抽采管6周边巷道5m范围内拉上警示线，并挂上警示标识；
步骤3：通过高压胶管12将膨胀封孔器11依次与高压阀门13、注水流量计14、高压注水泵15和井下供水管16连接，其余两个抽采管连接关系不改变，继续抽采瓦斯；
步骤4：利用高压注水泵15向第二钻孔3实施煤层注水，注水压力6-8MPa，通过高压注水泵15上的压力表观测注水压力，通过注水流量计14观测注水流量；注水时通过第一孔板流量计17和第三孔板流量计18检测第一钻孔2和第三钻孔4内的瓦斯抽采流量，采用光学瓦检仪测定第一钻孔2和第三钻孔4内的瓦斯抽采浓度，采用真空表测定第一钻孔2和第三钻孔4内的钻孔负压；
步骤5：注水采用连续注水或间隔注水方式，注水48h-96h后，注水时间可根据煤层实际条件、钻孔间距及注水压力等综合因素确定，将高压阀门13关闭，高压注水泵15停止注水，膨胀封孔器11继续膨胀封孔，第二钻孔3内压力水慢慢渗入煤层，应保证注入水不能进入第一钻孔2和第三钻孔4内。。
进一步地，本实施例中第一钻孔2、第二钻孔3和第三钻孔4的钻孔直径为113mm，钻孔长度为120m，钻孔之间的间距为5-10m，本实施例为8m，第一钻孔封孔段8、第二钻孔封孔段9和第三钻孔封孔段10的封孔段长度为8m-16m，本实施例为15m；
第一抽采管5、第二抽采管6和第三抽采管7的外径为75mm，长度为16m，膨胀封孔器11的长度为1-1.5m，本实施例为1.5m，外径为55mm、最大工作压力10MPa。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高压注水防治瓦斯煤尘的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在煤层(1)施工顺层间隔抽采第一钻孔(2)、第二钻孔(3)和第三钻孔(4)；在所述第一钻孔(2)的入口处插入第一抽采管(5)，在所述第二钻孔(3)的入口处插入第二抽采管(6)，在所述第三钻孔(4)的入口处插入第三抽采管(7)，同时采用“两堵一注”带压封孔工艺、利用封孔材料将所述第一钻孔(2)和所述第一抽采管(5)之间的缝隙封闭形成第一钻孔封孔段(8)、将所述第二钻孔(3)和所述第二抽采管(6)之间的缝隙封闭形成第二钻孔封孔段(9)及将所述第三钻孔(4)和所述第三抽采管(7)之间的缝隙封闭形成第三钻孔封孔段(10)，接着将所述第一抽采管(5)与第一抽采管路(20)连通，将所述第二抽采管(6)与第二抽采管路(21)连通，将所述第三抽采管(7)与第三抽采管路(19)连通，所述第一抽采管路(20)上设置有第一孔板流量计(17)，所述第二抽采管路(21)上设置有第二孔板流量计(22)，所述第三抽采管路(19)上设置有第三孔板流量计(18)，开始抽采煤层瓦斯；
步骤2：抽采50-60天后，将所述第二钻孔(3)作为注水孔，拆除所述第二抽采管(6)上连接的所述第二抽采管路(21)和所述第二孔板流量计(22)，将膨胀封孔器(11)插入所述第二抽采管(6)内，在所述第二抽采管(6)周边巷道5m范围内拉上警示线，并挂上警示标识；
步骤3：通过高压胶管(12)将所述膨胀封孔器(11)依次与高压阀门(13)、注水流量计(14)、高压注水泵(15)和井下供水管(16)连接；
步骤4：利用所述高压注水泵(15)向所述第二钻孔(3)实施煤层注水，注水压力6-8MPa，通过所述高压注水泵(15)上的压力表观测注水压力，通过所述注水流量计(14)观测注水流量；注水时通过所述第一孔板流量计(17)和所述第三孔板流量计(18)检测所述第一钻孔(2)和所述第三钻孔(4)内的瓦斯抽采流量，采用光学瓦检仪测定所述第一钻孔(2)和所述第三钻孔(4)内的瓦斯抽采浓度，采用真空表测定所述第一钻孔(2)和所述第三钻孔(4)内的钻孔负压；
步骤5：注水采用连续注水或间隔注水方式，注水48h-96h后，将所述高压阀门(13)关闭，所述高压注水泵(15)停止注水，所述膨胀封孔器(11)继续膨胀封孔，所述第二钻孔(3)内压力水慢慢渗入煤层。
2.根据权利要求1所述的高压注水防治瓦斯煤尘的方法，其特征在于，所述第一钻孔(2)、第二钻孔(3)和第三钻孔(4)的钻孔直径为113mm，钻孔长度为100-150m，钻孔之间的间距为5-10m，所述第一钻孔封孔段(8)、第二钻孔封孔段(9)和第三钻孔封孔段(10)的封孔段长度为8m-16m；
所述第一抽采管(5)、第二抽采管(6)和第三抽采管(7)的外径为75mm，长度为16m，所述膨胀封孔器(11)的长度为1-1.5m、外径为55mm、最大工作压力10MPa。
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