CN108590740A - 一种磁化水改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法 - Google Patents
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Abstract
一种磁化水改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法，属涉及煤岩瓦斯抽放技术领域，其特征在于：在瓦斯抽放率低的煤层布置两排钻孔，上排钻孔为瓦斯抽放钻孔，下排钻孔为注磁化水孔，在下排钻孔注入一定量的磁化水，煤层巷道两侧加交变电场，磁化受到交变电场作用在煤层中快速流动，磁化水具有表面活性作用，能改变煤多孔介质瓦斯吸附结构，即活化能改变，降低煤对瓦斯吸附的能力，使瓦斯从煤层空隙中渗透出来，提高瓦斯抽采率，并且磁化水在开采过程中起到降尘作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁化水改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法，属涉及煤岩瓦斯抽放技术领域，具体涉及一种磁流体改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法。
背景技术
近年来我国煤炭产量日益增大，煤炭开采深度日益加深，煤层瓦斯含量增大，掘进过程中煤层瓦斯涌出量增大，甚至有些煤矿突出危险性显著增高，严重威胁煤矿安全高效生产，必须对煤层瓦斯进行抽放，降低瓦斯在开采涌出量以保证安全生产。
瓦斯又称煤层气，是一种清洁能源，把瓦斯从煤层中抽取出来，既可以减少瓦斯在煤矿井下的释放从而降低瓦斯事故的风险，又能解决目前我国紧张的能源短缺问题。煤层抽放量较低的主要因素是因为煤是多孔介质，具有非常强的吸附能力，瓦斯吸附于煤的微观孔隙和裂隙之中，一立方米煤可吸附有几十立方米的瓦斯气体，这种较强的吸附能力使给瓦斯释放带来较大的阻力，增加了瓦斯释放的难度，降低了瓦斯抽放量；目前在提高煤层瓦斯抽采率方面，主要采用强制增大煤层裂隙、提高抽放能力、优化钻孔参数等三种技术手段，均取得了一定的效果，这些手段均是通过改变煤的外部环境来促使瓦斯解析和流动的。磁化水与普通水相比，其溶解度和溶氧量显著提高，表面张力与渗透力明显增强，具有一定的润滑作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强瓦斯抽放效果的新思路，提供一种微观改变煤孔吸附结构的瓦斯抽放方法，用以解决目前矿井瓦斯抽采率低的问题。
为了实现实现以上目的，有效提高煤层瓦斯抽采率，煤与瓦斯同采，实现煤矿安全生产，本发明采用以下技术方案：一种磁化水改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法，其特征包括以下步骤：
Ⅰ、根据施工地点煤层(1)处煤层厚度、煤层倾角、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率、工作面斜长，设计施工钻孔。其中，施工钻孔由上下两排钻孔组成，上排钻孔均为瓦斯抽放孔(2)，下排钻孔均为注磁化水孔(3)。上下两排钻孔垂直间距为H，相同排的相邻钻孔孔距为L，上排与下排相邻钻孔水平投影孔口间距为M，瓦斯抽放孔(2)的孔径为R，孔深为D，注磁流水孔(3)的孔径为r，孔深为d，瓦斯抽放孔(2)用于抽放瓦斯，注磁化水孔(3)用于注入磁化水。其中，90≤R≤120mm，2.5≤M≤5m，40≤r≤50mm，5≤L≤10m，D和d为2/3工作面斜长。
Ⅱ、根据施工地点煤层(1)处煤层厚度、工作面长度、钻孔间距、煤的密度，计算注磁化水孔(3)单孔注磁化水量Q，采用动压多孔注水系统将一定量的磁化水注入注磁化水孔(3)中，在注磁化水孔(3)距离孔口5m处用水力膨胀式封孔器封孔。
Ⅲ、在煤层巷道两侧，每隔5m加高为煤层厚度的铁杆，铁杆通交变电流，磁化水受到交变电流的作用，在煤层中快速流动；磁化水具有表面活性作用，能改变煤多孔介质瓦斯吸附结构，即活化能改变，降低煤对瓦斯吸附的能力，使瓦斯从煤层空隙中渗透出来，提高瓦斯抽采率，并且磁化水在开采过程中起到降尘作用。
所述步骤Ⅰ中，上排钻孔和下排钻孔均为顺层钻孔。
所述步骤Ⅱ中，单孔注磁化水量根据下式确定。
Q＝LBMrq
其中：Q---每孔的注磁化水量，m3；
L---工作面长度，m；
B---钻孔间距，m；
M---煤层厚度，m；
r---煤的密度，t/m3；
q---吨煤注磁化水量，一般为0.03m3/t。
附图说明
图1为钻孔布置示意图；
图2为钻孔剖面示意图；
图3为磁化水注入示意图；
图中1-施工地煤层、2-瓦斯抽放孔、3-注磁化水孔、4-铁棒，5-钢管、6-封孔器、7-煤矿防爆专用卧式泥浆泵。
具体实施方式
以下结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。
某矿15#号煤层由于瓦斯含量高、透气性差、煤对瓦斯吸附能力强等原因，虽然常规的瓦斯抽放方法已经进行了多次试验，其抽放效果很难提高，瓦斯抽采率很低。
根据该矿施工地点处煤层厚度、煤层倾角、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率、工作面斜长，设计施工钻孔。上排、下排钻孔均实施顺层钻孔，瓦斯抽放钻孔半径R＝90mm，其深度D＝60m；注磁流水孔半径r＝45mm，其深度d＝60m；上下排钻孔间距2m；上排与下排相邻钻孔水平投影孔口间距为3m。
根据该矿施工地点处煤层厚度、工作面长度、钻孔间距、煤的密度，计算注磁流水孔单孔注磁化水量Q，采用动压多孔注水系统将一定量的磁化水注入注磁流水孔中，距离孔口5m处用水力膨胀式封孔器封孔，保证注磁化水效果。
在该矿施工地煤层巷道两侧，每隔5m加高为煤层厚度的铁杆，铁杆通交变电流，磁化水受到交变电流作用在煤层中快速流动；磁化水具有表面活性作用，能改变煤多孔介质瓦斯吸附结构，即活化能改变，降低煤对瓦斯吸附的能力，使瓦斯从煤层空隙中渗透出来，提高瓦斯抽采率，并且磁化水在开采过程中起到降尘作用。
Claims (1)
1.一种磁化水改变瓦斯吸附结构的瓦斯抽放方法，在瓦斯抽采率低的煤层中布置钻孔，上排钻孔为瓦斯抽放钻孔，下排钻孔为注磁化水孔，其特征在于包括以下步骤：
Ⅰ、根据施工地点煤层处煤层厚度、煤层倾角、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率、工作面斜长，设计施工钻孔；其中，施工钻孔由上下两排钻孔组成，上排钻孔均为瓦斯抽放孔，下排钻孔均为注磁化水孔；瓦斯抽放孔用于抽放瓦斯，注磁化水孔用于注入磁化水。
Ⅱ、根据施工地点煤层处煤层厚度、工作面长度、钻孔间距、煤的密度，计算注磁化水孔单孔注磁化水量Q，采用动压多孔注水系统将一定量的磁化水注入注磁化水孔中，在距离孔口5m处用水力膨胀式封孔器封孔。
Ⅲ、在煤层巷道两侧加铁杆，铁杆通交变电流，磁化水受到交变电流作用在煤层中快速流动，磁化水具有表面活性作用，能改变煤多孔介质瓦斯吸附结构，即活化能改变，降低煤对瓦斯吸附的能力，使瓦斯从煤层空隙中渗透出来，提高瓦斯抽采率，并且磁化水在开采过程中起到降尘作用。
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