CN108266222A - 一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法 - Google Patents
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Abstract
一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，该方法是在施工完成后的钻孔内安装瓦斯抽采管和注浆管，注浆管外接脉动注水泵及变频电机，还利用外接脉动注水泵将抽提溶剂、湿润反转剂与水按照一定比例混合，形成一种抽提反转溶剂注入钻孔对煤层增透作业，再使用瓦斯抽采管先将抽提反转溶剂排出再进行瓦斯抽采。本发明充分发挥了抽提溶剂、湿润反转剂以及脉动压裂三者的优势，方法简单、高效，能大幅提高煤层增透效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，属于煤矿井下瓦斯抽采相关技术领域，尤其适用于松软高瓦斯低透气性煤层。
背景技术
随着我国煤矿开采深度的不断加深，煤层透气性对瓦斯抽采的制约越来越严重，良好的煤层增透技术成为了煤矿深层开采的必备技术。目前，我国的瓦斯抽采手段主要是钻孔抽采，对煤层透气性有着较高的要求。
为了提高煤层的透气性，我国已有诸多学者提出了许多煤层增透方法，如钻孔内割缝泄压增透方法、松动爆破煤体增透方法、钻孔内冷胀热驱式煤体增透等。这些措施在煤层增透工作中取得了一定的成效，但是也存在很大的局限性，如钻孔割缝卸压等钻孔技术容易发生堵孔问题，松动爆破等爆破技术需要使用炸药，不利于井下安全管理，水力压裂等水力技术容易发生水锁效应，都会限制增透效果。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，能够在对煤体进行杂质抽提的同时，改变煤体与杂质的亲水性，并对煤体进行脉动压裂增透作用，该方法简单、高效，能够大幅提高煤层增透效果。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：首先在煤层中施工一个钻孔，之后还包括以下步骤：
a、在施工完成后的钻孔内安装瓦斯抽采管和注浆管；
b、注浆管的外露端通过高压胶管连接脉动注水泵，脉动注水泵的一端通过传动轴连接变频电机；
c、脉动注水泵的另一端通过高压胶管分别连接抽提溶剂储存箱、湿润反转剂储存箱与水箱，抽提溶剂储存箱、湿润反转剂储存箱与水箱的前端都安装有阀门；
d、在钻孔前端利用封孔器进行封堵；
e、待封孔作业完成后，分别打开抽提溶剂储存箱、湿润反转剂储存箱与水箱前端的阀门，使抽提溶剂、湿润反转剂与水在脉动注水泵中按一定比例混合；
f、启动脉动注水泵，向钻孔中注入混合溶剂，对煤层进行增透作业；
g、增透作业完成后，关闭阀门，等到脉动注水泵中的溶剂完全抽放后，关闭脉动注水泵；
h、将瓦斯抽采管连接废液处理系统，将煤层中残留的溶剂排出，等煤层残留的溶剂抽放完毕后，将瓦斯抽采管连接井下瓦斯管网，进行瓦斯抽采。
相比现有技术，本发明的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，创新性地将溶剂抽提、湿润剂反转、脉动压裂三者相结合，充分发挥了三者各自的优势：利用抽提溶剂对煤体进行杂质抽提，有效地致裂煤体，疏通了孔隙；利用湿润反转剂，改变了煤体的亲水性，有效降低了水力压裂过程中的水锁效应的影响；脉动压裂则能够显著提高水力压裂的致裂效果。并且通过这三者的结合，显著提高了叠加后的增透效果，方法简单又高效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的示意图。
图中：1-煤层，2-钻孔，3-瓦斯抽采管，4-注浆管，5-高压胶管，6-脉动注水泵，7-传动轴，8-变频电机，9-电缆，10-交流变频器，11-滤波电抗器，12-抽提溶剂储存箱，13-湿润反转剂储存箱，14-水箱，15-封孔器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，具体步骤如下：
首先，在煤层1中施工一个钻孔2，在施工完成后的钻孔2内安装瓦斯抽采管3和注浆管4，作为经验值，瓦斯抽采管3和注浆管4的外露端距孔口的距离为0.1m，这个长度足够安装后续装置，也不会对巷道内的人员工作造成阻碍；注浆管4的外露端通过高压胶管5连接脉动注水泵6，脉动注水泵6的一端通过传动轴7连接变频电机8，优选地，变频电机8通过电缆9依次连接交流变频器10与滤波电抗器11，交流变频器10与滤波电抗器11的设计主要是为了适应和完善变频电机8的工作条件，通过交流变频器10实现调速，滤波电抗器11主要是改变供电网络阻抗特性，减少整流环节的谐波畸变率，提高功率因数；脉动注水泵6的另一端通过高压胶管5分别连接抽提溶剂储存箱12、湿润反转剂储存箱13与水箱14，抽提溶剂储存箱12、湿润反转剂储存箱13与水箱14前端都安装有阀门；在钻孔2前端利用封孔器15进行封堵；待封孔作业完成后，分别打开抽提溶剂储存箱12、湿润反转剂储存箱13与水箱14前端的阀门，使抽提溶剂、湿润反转剂与水在脉动注水泵6中按一定比例混合；启动脉动注水泵6，向钻孔2中注入混合溶剂，对煤层1进行增透作业；增透作业完成后，关闭阀门，等到脉动注水泵6中的溶剂完全抽放后，关闭脉动注水泵6；将瓦斯抽采管3连接废液处理系统，将煤层1中残留的溶剂通过瓦斯抽采管3输送至废液处理系统，等煤层1残留的溶剂抽放完毕后，将瓦斯抽采管3连接井下瓦斯管网，进行瓦斯抽采。
实施例中的所述瓦斯抽采管3和注浆管4在钻孔2内间隔一定距离地平行布置比较好，例如可以是图示的水平走向、上下方式布置，这时瓦斯抽采管3位于注浆管4的下方为宜。这是由于溶剂注入煤体中后，会受到重力影响向下渗透，因此将抽采管置于注浆管下方可提高废液排放的效率。
为了便于抽提溶剂、湿润反转剂与水的混合，还可以在所述的脉动注水泵6内置有溶剂混合腔。
本实施例中，所述的抽提溶剂与湿润反转剂，需要根据各个煤矿实际煤质以及煤体所含杂质成分进行选择，通常，抽提溶剂有：四氢呋喃、二硫化碳、NMP溶剂、丙酮等，其中四氢呋喃、二硫化碳等对脂肪烃类杂质效果较好，NMP溶剂、丙酮等对无机小分子类杂质效果较好；而湿润反转剂使用目前研究出的新型气湿润反转剂即可。而所述抽提溶剂、湿润反转剂与水的混合比例，需要根据各个煤矿实际煤质以及煤体所含杂质成分进行确定，根据经验，在混合溶剂中，湿润反转剂的比例在0.1％-0.5％范围即可，抽提溶剂的比例为30％-50％范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，首先在煤层(1)中施工一个钻孔(2)，其特征是：之后还包括以下步骤：
a、在施工完成后的钻孔(2)内安装瓦斯抽采管(3)和注浆管(4)；
b、注浆管(4)的外露端通过高压胶管(5)连接脉动注水泵(6)，脉动注水泵(6)的一端通过传动轴(7)连接变频电机(8)；
c、脉动注水泵(6)的另一端通过高压胶管(5)分别连接抽提溶剂储存箱(12)、湿润反转剂储存箱(13)与水箱(14)，抽提溶剂储存箱(12)、湿润反转剂储存箱(13)与水箱(14)的前端都安装有阀门；
d、在钻孔(2)前端利用封孔器(15)进行封堵；
e、待封孔作业完成后，分别打开抽提溶剂储存箱(12)、湿润反转剂储存箱(13)与水箱(14)前端的阀门，使抽提溶剂、湿润反转剂与水在脉动注水泵(6)中按一定比例混合；
f、启动脉动注水泵(6)，向钻孔(2)中注入混合溶剂，对煤层(1)进行增透作业；
g、增透作业完成后，关闭阀门，等到脉动注水泵(6)中的溶剂完全抽放后，关闭脉动注水泵(6)；
h、将瓦斯抽采管(3)连接废液处理系统，将煤层(1)中残留的溶剂排出，等煤层(1)残留的溶剂抽放完毕后，将瓦斯抽采管(3)连接井下瓦斯管网，进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征是：所述瓦斯抽采管(3)和注浆管(4)在钻孔(2)内上下平行布置，瓦斯抽采管(3)位于注浆管(4)的下方。
3.根据权利要求2所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征是：所述瓦斯抽采管(3)和注浆管(4)的外露端距孔口的距离为0.1m。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征是：所述的变频电机(8)通过电缆(9)依次连接交流变频器(10)与滤波电抗器(11)。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征在于：所述的脉动注水泵(6)内置有溶剂混合腔。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征在于：所述的抽提溶剂与湿润反转剂，需要根据各个煤矿实际煤质以及煤体所含杂质成分进行选择。
7.根据权利要求6所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征在于：所述的抽提溶剂为四氢呋喃、二硫化碳、NMP溶剂或丙酮。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征在于：所述抽提溶剂、湿润反转剂与水的混合比例，需要根据各个煤矿实际煤质以及煤体所含杂质成分进行确定。
9.根据权利要求8所述的一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法，其特征在于：在所述混合溶剂中，反转剂的比例在0.1％-0.5％范围，抽提溶剂的比例为30％-50％范围。
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