CN113550784B - 一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，先向煤层内注入酸液，酸液与煤体内部的矿物质和小分子有机物发生化学反应，使煤体内初步形成微裂隙网；然后向煤层内注入碱液，碱液与改性钻孔内残余酸液反应生成二氧化碳，从而防止酸液对后续煤层开采造成污染，同时碱液与煤体内的硫化氢反应生成二氧化碳，由于二氧化碳与瓦斯及硫化氢会形成竞争吸附，从而导致瓦斯与硫化氢从煤体内部大量解吸，解吸后的硫化氢继续与碱液反应生成二氧化碳；该过程有效的对煤层内部的瓦斯解吸并对硫化氢进行净化；另外由于持续产生二氧化碳，煤体内部的气压持续增大，使得初步形成的微裂隙网在煤体内进一步发育扩展，提高瓦斯解吸及硫化氢净化的范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种高硫煤层瓦斯抽采与硫化氢治理的方法，具体是一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法。
背景技术
煤层中的瓦斯既是一种危险源，又是一种清洁能源，大多数高瓦斯矿井通过抽采对煤层中的瓦斯加以利用。为了提高煤层的瓦斯抽采效果，目前会对煤层进行增透作业，其中煤层酸化改性是一种新型增透方法，酸液能够溶解煤层中的矿物质和有机小分子，从而疏通孔裂隙，促进瓦斯流动，但是酸液对煤体内的瓦斯解吸效果较差，同时，煤层内残余的酸液会造成煤层污染。另外对于高硫煤层，瓦斯气体中含有大量硫化氢气体，作为一种酸性有毒有害气体，硫化氢极易腐蚀瓦斯抽采管路。为了降低硫化氢的危害，一般会对煤层硫化氢进行治理，煤层注碱固硫是硫化氢治理的方法之一，但是其存在碱液难以在致密的煤层中渗透，进而导致碱液与煤体接触面积有限，最终导致高硫煤层抽采出的瓦斯气体中仍然残留大量硫化氢；因此如何既能提高瓦斯抽采效率，同时有效降低瓦斯气体中的硫化氢含量是本行业的研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，通过酸碱协同的作用，既能提高瓦斯抽采效率，同时有效降低瓦斯气体中的硫化氢含量，保证瓦斯的持续抽采。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，具体步骤为：
A、从底板向煤层内施工一个改性钻孔至顶板；
B、在改性钻孔的两侧对称施工两个瓦斯抽采钻孔，且两个瓦斯抽采钻孔均与改性钻孔平行；
C、分别向两个瓦斯抽采钻孔内送入瓦斯抽采管，并向改性钻孔内送入注酸液管和注碱液管，之后利用封孔器对改性钻孔和两个瓦斯抽采钻孔进行密封；
D、将处于改性钻孔外部的注酸液管依次连接注酸泵和酸液箱，处于改性钻孔外部的注碱液管依次连接注碱泵和碱液箱，完成安装过程；
E、先启动注酸泵，此时驱动酸液箱中的酸液经过注酸液管注入改性钻孔内，酸液与改性钻孔周围的煤体接触，进而与煤体内部的矿物质和小分子有机物发生化学反应，使煤体内初步形成微裂隙网，持续12h后停止注酸泵工作；
F、然后启动注碱泵，此时驱动碱液箱中的碱液经过注碱液管注入改性钻孔内，碱液与改性钻孔内残余酸液反应生成二氧化碳，同时碱液与煤体内的硫化氢反应生成二氧化碳，由于二氧化碳与瓦斯及硫化氢会形成竞争吸附，从而导致瓦斯与硫化氢从煤体内部大量解吸，解吸后的硫化氢继续与碱液反应生成二氧化碳；同时随着解吸持续煤体内部的气压持续增大，使得初步形成的微裂隙网在煤体内进一步发育扩展；进而使碱液随微裂隙网发育增加与煤体内部的接触面积，如此循环，从而对煤体内部的瓦斯与硫化氢持续进行解吸及净化，持续8h后停止注碱泵工作；
G、将两个瓦斯抽采管均与井下瓦斯抽采管网连接，从而进行瓦斯抽采；当瓦斯抽放量低于2m3/min时，重复步骤E和F，继续解吸以增加瓦斯抽采浓度。
进一步，所述酸液是浓度为15％的盐酸。
进一步，所述碱液是浓度为2％的碳酸钠溶液。
与现有技术相比，本发明采用酸液和碱液相结合的方式，先向煤层内注入酸液，酸液与煤体内部的矿物质和小分子有机物发生化学反应，使煤体内初步形成微裂隙网；然后向煤层内注入碱液，碱液与改性钻孔内残余酸液反应生成二氧化碳，从而防止酸液对后续煤层开采造成污染，同时碱液与煤体内的硫化氢反应生成二氧化碳，由于二氧化碳与瓦斯及硫化氢会形成竞争吸附，从而导致瓦斯与硫化氢从煤体内部大量解吸，解吸后的硫化氢继续与碱液反应生成二氧化碳；该过程有效的对煤层内部的瓦斯解吸并对硫化氢进行净化；另外由于在解吸及净化过程中持续产生二氧化碳气体，煤体内部的气压持续增大，使得初步形成的微裂隙网在煤体内进一步发育扩展，进而使使碱液随微裂隙网发育增加与煤体内部的接触面积，提高瓦斯解吸及硫化氢净化的范围，最终既能提高瓦斯抽采效率，同时有效降低瓦斯气体中的硫化氢含量，保证瓦斯的持续抽采；另外还不会对煤体后续开采造成污染。
附图说明
图1是本发明的布设示意图。
图中：1-底板，2-煤层，3-改性钻孔，4-顶板，5-瓦斯抽采钻孔，6-瓦斯抽采管，7-注酸液管，8-注碱液管，9-封孔器，10-注酸泵，11-酸液箱，12-注碱泵，13-碱液箱。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明具体步骤为：
A、从底板向煤层内施工一个改性钻孔至顶板；
B、在改性钻孔的两侧对称施工两个瓦斯抽采钻孔，且两个瓦斯抽采钻孔均与改性钻孔平行；
C、分别向两个瓦斯抽采钻孔内送入瓦斯抽采管，并向改性钻孔内送入注酸液管和注碱液管，之后利用封孔器对改性钻孔和两个瓦斯抽采钻孔进行密封；
D、将处于改性钻孔外部的注酸液管依次连接注酸泵和酸液箱，处于改性钻孔外部的注碱液管依次连接注碱泵和碱液箱，完成安装过程；
E、先启动注酸泵，此时驱动酸液箱中的酸液经过注酸液管注入改性钻孔内，酸液与改性钻孔周围的煤体接触，进而与煤体内部的矿物质和小分子有机物发生化学反应，使煤体内初步形成微裂隙网，持续12h后停止注酸泵工作；所述酸液是浓度为15％的盐酸；
F、然后启动注碱泵，此时驱动碱液箱中的碱液经过注碱液管注入改性钻孔内，碱液与改性钻孔内残余酸液反应生成二氧化碳，同时碱液与煤体内的硫化氢反应生成二氧化碳，由于二氧化碳与瓦斯及硫化氢会形成竞争吸附，从而导致瓦斯与硫化氢从煤体内部大量解吸，解吸后的硫化氢继续与碱液反应生成二氧化碳；同时随着解吸持续煤体内部的气压持续增大，使得初步形成的微裂隙网在煤体内进一步发育扩展；进而使碱液随微裂隙网发育增加与煤体内部的接触面积，如此循环，从而对煤体内部的瓦斯与硫化氢持续进行解吸及净化，持续8h后停止注碱泵工作；所述碱液是浓度为2％的碳酸钠溶液；
G、将两个瓦斯抽采管均与井下瓦斯抽采管网连接，从而进行瓦斯抽采；当瓦斯抽放量低于2m3/min时，重复步骤E和F，继续解吸以增加瓦斯抽采浓度。
Claims (3)
1.一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，其特征在于，具体步骤为：
A、从底板向煤层内施工一个改性钻孔至顶板；
B、在改性钻孔的两侧对称施工两个瓦斯抽采钻孔，且两个瓦斯抽采钻孔均与改性钻孔平行；
C、分别向两个瓦斯抽采钻孔内送入瓦斯抽采管，并向改性钻孔内送入注酸液管和注碱液管，之后利用封孔器对改性钻孔和两个瓦斯抽采钻孔进行密封；
D、将处于改性钻孔外部的注酸液管依次连接注酸泵和酸液箱，处于改性钻孔外部的注碱液管依次连接注碱泵和碱液箱，完成安装过程；
E、先启动注酸泵，此时驱动酸液箱中的酸液经过注酸液管注入改性钻孔内，酸液与改性钻孔周围的煤体接触，进而与煤体内部的矿物质和小分子有机物发生化学反应，使煤体内初步形成微裂隙网，持续12h后停止注酸泵工作；
F、然后启动注碱泵，此时驱动碱液箱中的碱液经过注碱液管注入改性钻孔内，碱液与改性钻孔内残余酸液反应生成二氧化碳，同时碱液与煤体内的硫化氢反应生成二氧化碳，由于二氧化碳与瓦斯及硫化氢会形成竞争吸附，从而导致瓦斯与硫化氢从煤体内部大量解吸，解吸后的硫化氢继续与碱液反应生成二氧化碳；同时随着解吸持续煤体内部的气压持续增大，使得初步形成的微裂隙网在煤体内进一步发育扩展；进而使碱液随微裂隙网发育增加与煤体内部的接触面积，如此循环，从而对煤体内部的瓦斯与硫化氢持续进行解吸及净化，持续8h后停止注碱泵工作；
G、将两个瓦斯抽采管均与井下瓦斯抽采管网连接，从而进行瓦斯抽采；当瓦斯抽放量低于2m3/min时，重复步骤E和F，继续解吸以增加瓦斯抽采浓度。
2.根据权利要求1所述的一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，其特征在于，所述酸液是浓度为15％的盐酸。
3.根据权利要求1所述的一种酸碱协同抽采高硫煤层瓦斯与治理硫化氢的方法，其特征在于，所述碱液是浓度为2％的碳酸钠溶液。
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