CN113756857A - 地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，通过向最上部同一水平层位多个老空区卸压解吸带的上部边界处注入大量浆体材料及聚氨酯材料，形成覆盖整个老空区的隔氧层，同时在老空区相邻的生产矿井靠近老空区边界煤柱一侧施工密闭墙隔绝相邻生产矿井的空气涌入老空区，施工完毕后，用SF₆示踪气体、氧气传感器验证老空区的密闭性。然后从地面向中央老空区内部施工垂直井，抽采多层位老空区煤层气；抽采过程中，针对老空区不同位置处的温度传感器和CO传感器的示数变化，及时采取相应的灭火措施，消除了煤层气抽采过程中的火灾隐患。该方法解决了老空区煤层气地面抽采时遗煤自燃及爆炸事故，保证了煤层气抽采的安全进行。

Description

地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法

技术领域

本发明涉及一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，属于煤层气抽采防灭火技术领域。

背景技术

随着煤炭行业持续淘汰落后产能，一大批开采技术落后的小煤窑以及煤炭资源枯竭的煤矿陆续关闭，而这些关闭的矿井仍然残存着大量的瓦斯资源。从2010年以来，全国累计关闭煤矿近3万处，预计2030年达15000处。预计全国关闭煤矿残存煤层气5000亿立方米，仅山西就有2000亿立方米。煤层气作为一种优质的清洁能源和化工原料，对其进行合理抽采对于我国调整能源结构，缓解天然气供应压力具有重要意义。

然而我国煤矿老空区煤层气抽采尚处于起步阶段，且现有老空区煤层气抽采以地面抽采为主。对于我国大多数煤矿开采后形成的垮落式老空区，随着上覆岩层的垮落极易在地面形成裂隙，构成连通老空区的漏风通道。再加之开采过程受制于技术条件限制，煤矿开采率较低，老空区留有较多遗煤。因此，老空区地面抽采过程中易受遗煤自燃影响，严重制约着老空区煤层气的安全高效开采。

目前针对老空区煤层气抽采过程中的防火研究甚少。中国专利CN105971563A公布了一种上、下部都为刀柱法开采形成的复合老空区的煤层气抽采方法；中国专利CN106014345A公布了一种下部垮落法形成的复合老空区的煤层气的抽采方法。但上述抽采技术仅适用于自然发火倾向性小、地表与老空区未沟通的简单工况。并不能用来解决老空区存在地面漏风通道以及遗煤自然发火性较强的复杂工况。中国专利CN110486079B公布了一种特厚煤层分层开采的瓦斯抽采方法，该方法运用沿空留巷技术，在沿空留巷巷道向下区段工作面回风巷施工钻孔，待工作面每经过一组钻孔，经钻孔对采空区瓦斯抽采完成后，便向已抽采瓦斯的采空区内注入氮气用于防灭火。虽然上述方法在一定程度上探索了在采空区瓦斯抽采过程防灭火，但这是在生产矿井边采边抽的前提下以及对采空区的情况有细致的了解和掌握的情况下进行的防灭火技术探索。而老空区瓦斯抽采防灭火属于矿井闭坑后全封闭空间内的防灭火，地面无法得知老空区内部情况，其内部不具备人员和设备可由井下巷道到达的条件。正由于此，老空区防灭火和生产矿井采动采空区防灭火有本质区别。因此，上述方法并不能完全适用于老空区瓦斯的抽采。综上所述，目前没有老空区地面抽采瓦斯的过程中如何防灭火的针对性方法。

事实上，煤层开采后，上覆岩层垮落，经过长时间充分发育，地面易形成裂缝，进而造成地表空气在地面钻井抽采负压的作用下进入老空区。尤其是对于埋藏比较浅的煤层，煤层开采后，极易形成地面裂缝。极大程度造成了满足遗煤自然发火条件，造成严重火灾事故（爆炸），进而造成地面钻井失效。对于老空区发生火灾，不同于采动采空区发火，各种灭火设备及人员不可由矿井原有巷道、硐室运输到老空区内部。因此，现有的采动采空区灭火技术无法应用到老空区防灭火中，当前老空区防灭火措施尚处于空白状态。因此，研究如何防止在瓦斯抽采过程中老空区发生火灾迫在眉睫。

发明内容

针对上述问题，本发明从防治老空区火灾以及安全高效抽采老空区煤层气的角度出发，提出了地面抽采高效多层位老空区煤层气的防灭火抽采技术，在保证安全的前提下，考虑经济成本，最大程度的利用了废弃煤层气资源。

本发明提供了一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，包括以下步骤：

1) 根据矿井采掘资料以及煤层地质柱状图，结合物理勘探手段确定井下已开挖煤层形成的多层位老空区的开挖范围、煤柱分布、导气裂隙带、卸压解吸带高度等参数以及最上部老空区与地面之间的漏风通道；

2) 以最上部老空区横向塑性破坏发育区正投影到地面位置的区域作为注浆区A₁，在A₁基础上分别向四周边界各外延10~20m作为最终注浆区域A。在注浆区域A内部设置钻孔。钻孔孔径90-110mm，钻孔横向及纵向排距20-30m，钻孔施工至卸压解吸带上部。

在注浆区域A内布置地面端注浆管路，即：注浆站设置有泥浆泵，连接注浆干管，注浆干管上设有放浆闸阀，注浆干管通过三通连接伸入注浆钻孔中的注浆支管；

3) 启动地面注浆泵站，将浆液经钻孔注入卸压解吸带上部边界，形成0.5m-1m的浆液层，注浆压力1-3MPa；注浆完成后，清洗注浆管路，再次经由注浆管路向卸压解吸带上部边界的浆液层上方注入聚氨酯，聚氨酯厚度0.1m-0.2m，形成浆液-聚氨酯构筑的隔氧层结构；

4) 在老空区相邻矿井的生产巷道中，对紧靠老空区边界煤柱处的顶底板以及两巷道壁进行掏槽处理，掏槽深度0.2m-0.5m，宽度1-2m，清理槽内浮煤，然后在此处施工煤柱隔氧密闭墙。煤柱隔氧密闭墙自煤壁侧向相邻矿井生产巷道方向延伸依次由水泥砂浆-密封橡胶-聚氨酯构筑而成。其中水泥砂浆厚0.8m-1.5m，密封橡胶厚0.1m-0.3m，聚氨酯厚0.1m-0.3m，三层结构构筑完成后使用钢筋网进行加固；同时隔氧密闭墙构筑完成后由密闭墙位置处向巷道壁施工钻场，在钻场向已施工密闭墙上方岩层施工斜向钻孔，注入浆液和聚氨酯，形成上覆岩层隔氧密闭墙，同已施工的巷道中的煤柱隔氧密闭墙一起阻止生产矿井的空气在老空区地面抽采负压的作用下涌入老空区；

5) 在老空区相邻的生产矿井中，在靠近老空区边界煤柱的一侧施工钻孔，钻孔穿透老空区煤柱以及煤柱隔氧密闭墙，终孔位置位于老空区的导气裂隙带内，并且距离边界煤柱5-10m；

将温度传感器、CO传感器和O₂浓度传感器经钻孔置于老空区内，传感器经线路接入地面的监测监控装置；

6) 在地面向老空区施工垂直井，垂直井施工至距上层老空区底板1-3m处停止施工，然后向垂直井铺设套管固井，由地面经垂直井口向老空区导气裂隙带内放入温度传感器和CO传感器；继续延伸垂直井至距下层老空区底板1-3m，铺设套管固井后，再次从地面将温度传感器和CO传感器经垂直井口放至老空区导气裂隙带内；温度传感器和CO传感器经线路接入地面的监测监控装置；利用电缆输送套管枪至距上层老空区底板1-3米处，由套管枪向套管壁发射聚能射孔弹，自上层老空区底板向上高度为5-10m的套管上形成多个孔眼；

7) 垂直井近地面端进行密封，地面有密封装置；垂直井地面端的管路由三通分为两部分，一部分为注氮管，设置有阀门Ⅲ，连接氮气储集罐；一部分为抽气管路，设置有阀门Ⅱ，连接煤层气储集罐；

8) 在地面裂缝处释放SF₆气体，利用SF₆良好的扩散性，能在扰动的流场中迅速均匀分布，可作为示踪气体，验证老空区的漏风通道；

9) 打开阀门Ⅱ，通过抽采管进行煤层气抽采；

①若测得抽采煤层气中含有SF₆，则关闭阀门Ⅱ，停止煤层气抽采；再次经地面钻孔向上层老空区卸压解吸带上部边界注入聚氨酯；注入完成后，循环释放SF₆气体、取样测定SF₆气体浓度、停抽注浆的步骤，直至抽采的煤层气中不再含有SF₆气体；

②若抽采煤层气过程中，监控装置中显示O₂浓度持续升高，则关闭阀门Ⅱ后，在相邻生产矿井向密闭墙上喷射聚氨酯加固，待氧气浓度下降后再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采。

③若测得抽采煤层气中不含SF₆气体且O₂浓度无明显变化，则继续抽采煤层气；

10) 抽采煤层气过程中实时关注地面监控装置中CO浓度、和温度的示数变化；①若经地面垂直井下放于老空区的CO传感器显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到60℃-80℃时，则关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅲ，向老空区内持续注入氮气；待CO浓度和温度降到临界值以下时，继续向老空区内注入氮气12h；然后，关闭阀门Ⅲ，再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采。②若经边界煤柱上的钻孔（在老空区相邻生产矿井向老空区施工）放置于老空区的CO传感器显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到60℃-80℃时，关闭阀门Ⅱ，然后通过钻孔向来老空区喷洒阻化剂（阻化剂采用浓度为10%-20%的CaCl₂溶液，流量为35-50L/min），待CO浓度和温度降到临界值以下时，再次打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采；③若经地面垂直井和边界煤柱上的钻孔放置于老空区的CO传感器同时显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器同时显示温度达到60℃-80℃时，关闭阀门Ⅱ，同时由地面垂直井以及边界煤柱上的钻孔分别向老空区注入氮气和喷洒阻化剂，待CO浓度和温度传感器降到临界值以下后，再打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采；

上述方法中，地面端的管路分为两部分，一部分为注浆管路：注浆站设置有泥浆泵，连接注浆干管，注浆管上设有放浆闸阀，注浆管通过三通连接伸入注浆钻孔中的注浆支管。一部分为抽采管路：地面端由三通分为两条支路，抽采管和注氮管，抽采管经阀门Ⅱ连接煤层气储集罐，注氮管经阀门Ⅲ连接氮气储气罐。

上述方法中，地面注浆钻孔采用网格式布置，注浆量根据上覆岩层垮落形成的裂隙面积而定，钻孔长度根据地表岩层厚度以及老空区的导气裂隙带和卸压解吸带的高度而定。 对于采空区面积为12公顷，埋深较浅的采空区，注浆量大约为100-150t，钻孔长度100-130m。

本发明的有益效果：

本发明从煤层气资源抽采过程中防治老空区火灾的角度出发，在保证不发生火灾的前提下，将多层位老空区中的煤层气安全抽采。该方法首先解决了地面钻井抽采老空区煤层气时，空气易通过地面裂缝涌入老空区，在充足氧气参与的条件下遗煤自燃，进而引发钻井报废、抽采工作终止的问题；同时也解决了地表空气依次通过相邻生产矿井通风系统、老空区边界煤柱以及老空区与生产矿井煤柱上方的上覆岩层进入老空区，在充足氧气参与的条件下遗煤自燃，进而引发地面钻井报废、抽采工作终止的问题。其次，本发明针对老空区上覆岩层、老空区边界煤柱以及边界煤柱上方岩层施工的隔氧层和密闭墙均采用了多层复合结构密封，聚氨酯、密封橡胶等低渗、高分子阻气材料与水泥砂浆地有效配合，极大的提高了漏风封堵效果，保证了密封性，高效阻断了空气进入；最后，本发明通过不同位置处传感器参数地实时监测有效区分了火源位置，并针对不同发火位置针对性的采取了高效、差异化灭火措施，高效地保证了煤层气的安全抽采。

附图说明

图1为抽采煤层气的布置图；

图2为地面钻孔布置图；

图3为煤柱密闭墙掏槽结构图；

图4为煤柱密闭墙钢筋网结构图；

图5为煤柱密闭墙图；

图6为隔氧层结构图。

图中，1、地面钻孔①，2、注浆站，3、泥浆泵，4、放浆闸阀，5、注浆干管，6、注浆支管，7、浆液-聚氨酯隔氧层，8、煤柱密闭墙，9、钻场，10、斜向钻孔②，11、上覆岩层密闭墙，12、边界煤柱钻孔③，13、温度传感器，14、CO传感器，15、O₂浓度传感器，16垂直井，17、孔眼，18、密封装置，19、抽采管，20、阀门Ⅱ，21、煤层气储集罐，22、注氮管，23、阀门Ⅲ，24、氮气储集罐，25、三通，26、地表岩层，27、边界煤柱，28、相邻矿井生产巷道，29、煤柱裂缝。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~6所示，以两层垮落式老空区，单一老空区走向长800m，纵向长150m，埋深较浅，且同一水平层位有多个老空区以及地面存在明显的裂缝通道为例，说明本发明的实施步骤：

1、根据矿井采掘资料以及煤层地质柱状图，采用物理勘探手段确定井下已开挖煤层形成的多层位老空区的开挖范围、煤柱分布、导气裂隙带、卸压解吸带高度等参数以及最上部老空区与地面之间的漏风通道；

2、以最上部老空区横向塑性破坏发育区正投影到地面位置的区域作为注浆区A₁，在A₁基础上分别向四周边界各外延15m作为最终注浆区域A。在注浆区域A内部设置地面钻孔1。钻孔孔径100mm，孔深120m，封孔长度4m，横向和纵向排距25m，钻孔方向垂直于地表；钻孔施工至卸压解吸带上部；

在注浆区域A内布置地面端注浆管路，即：注浆站2设置有泥浆泵3，连接注浆干管5，注浆干管上设有放浆闸阀4，注浆干管通过三通25连接伸入注浆钻孔中的注浆支管6；

3、启动地面注浆泵站，将浆液经钻孔注入卸压解吸带上部边界，形成0.7m的浆液层，注浆压力2MPa；注浆完成后，清洗注浆管路，再次经由注浆管路向卸压解吸带上部边界的浆液层上方注入聚氨酯，聚氨酯厚度0.2m，形成浆液-聚氨酯构筑的隔氧层结构7（如图6所示）；

浆液的水固比为3：1，固体材料中粉煤灰或粉碎煤矸石与水泥的质量比为:2.5：1；

4、在老空区相邻矿井的生产巷道28中，对紧靠老空区边界煤柱处的顶底板以及两巷道壁进行掏槽处理，掏槽深度0.2m，宽度1.5m，清理槽内浮煤，然后在此处施工煤柱隔氧密闭墙8。煤柱隔氧密闭墙自煤壁侧向相邻矿井生产巷道方向延伸依次由水泥砂浆-密封橡胶-聚氨酯构筑而成（如图5所示）。其中水泥砂浆厚0.8m，密封橡胶厚0.2m，聚氨酯厚0.2m，三层结构构筑完成后使用钢筋网进行加固；同时隔氧密闭墙构筑完成后由密闭墙位置处向巷道壁施工钻场9，在钻场向已施工密闭墙上方岩层施工斜向钻孔10，注入浆液和聚氨酯，形成上覆岩层隔氧密闭墙11，同已施工的巷道中的煤柱隔氧密闭墙一起阻止生产矿井的空气在老空区地面抽采负压的作用下涌入老空区；

斜向钻孔：孔径260mm，孔深60-200m，封孔长度2m，注浆压力4-6MPa；

5、在老空区相邻的生产矿井中，在靠近老空区边界煤柱27的一侧施工钻孔12，钻孔穿透老空区煤柱以及煤柱隔氧密闭墙，终孔位置位于老空区的导气裂隙带内，并且距离边界煤柱8m；

将温度传感器13、CO传感器14和O₂浓度传感器15经钻孔置于老空区内，传感器经线路接入地面的监测监控装置；

6、在地面向老空区施工垂直井16，垂直井施工至距上层老空区底板1-3m处停止施工，然后向垂直井铺设套管固井，由地面经垂直井口向老空区导气裂隙带内放入温度传感器和CO传感器；继续延伸垂直井至距下层老空区底板2m，铺设套管固井后，再次从地面将温度传感器和CO传感器经垂直井口放至老空区导气裂隙带内；温度传感器和CO传感器经线路接入地面的监测监控装置；利用电缆输送套管枪至距上层老空区底板2米处，由套管枪向套管壁发射聚能射孔弹，自上层老空区底板向上高度为7m的套管上形成多个孔眼17；

7、垂直井近地面端进行密封，地面有密封装置18；垂直井地面端的管路由三通分为两部分，一部分为抽气管路19，设置有阀门Ⅱ20，连接煤层气储集罐21；一部分为注氮管22，设置有阀门Ⅲ23，连接氮气储集罐24；

8、在地面裂缝处释放SF₆气体，利用SF₆良好的扩散性，能在扰动的流场中迅速均匀分布，可作为示踪气体，验证老空区的漏风通道；

9、打开阀门Ⅱ，通过抽采管进行煤层气抽采；

①若测得抽采煤层气中含有SF₆，则关闭阀门Ⅱ，停止煤层气抽采；再次经地面钻孔向上层老空区卸压解吸带上部边界注入聚氨酯；注入完成后，循环释放SF₆气体、取样测定SF₆气体浓度、停抽注浆的步骤，直至抽采的煤层气中不再含有SF₆气体；

②若抽采煤层气过程中，监控装置中显示O₂浓度持续升高，则关闭阀门Ⅱ后，在相邻生产矿井向密闭墙上喷射聚氨酯加固，待氧气浓度下降后再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采。

③若测得抽采煤层气中不含SF₆气体且O₂浓度无明显变化，则继续抽采煤层气；

10、抽采煤层气过程中实时关注地面监控装置中CO浓度、和温度的示数变化；①若经地面垂直井下放与老空区的CO传感器显示CO体积分数达到50ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到65℃时，则关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅲ，向老空区内持续注入氮气；待CO浓度和温度降到临界值以下时，继续向老空区内注入氮气12h；然后，关闭阀门Ⅲ，再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采。②若经边界煤柱上的钻孔（在老空区相邻生产矿井向老空区施工）放置于老空区的CO传感器显示CO体积分数达到50ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到65℃时，关闭阀门Ⅱ，然后通过钻孔向来老空区喷洒阻化剂（阻化剂采用浓度为16%的CaCl₂溶液，流量为45L/min），待CO浓度和温度降到临界值以下时，再次打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采；③若经地面垂直井和边界煤柱上的钻孔放置于老空区的CO传感器同时显示CO体积分数达到50ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器同时显示温度达到65℃时，关闭阀门Ⅱ，同时由地面垂直井和边界煤柱上的钻孔分别向老空区注入氮气和喷洒阻化剂，待CO浓度和温度都降到临界值以下后，再打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采。

Claims (7)

1.一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：通过向最上部同一水平层位多个老空区卸压解吸带的上部边界处注入大量浆体-聚氨酯材料，形成覆盖整个老空区的隔氧层，同时在老空区相邻的生产矿井靠近老空区边界煤柱一侧施工煤柱密闭墙和上覆岩层密闭墙隔绝相邻生产矿井的空气涌入老空区，施工完毕后，用SF₆示踪气体验证老空区的密闭性；然后从地面向中央老空区内部施工垂直井，抽采多层位老空区的煤层气；抽采过程中，根据老空区不同位置处的CO传感器和温度传感器的示数变化判断老空区内部可能已发生火源的位置，注入氮气或喷洒阻化剂扑灭可能已发生的局部火灾，保证煤层气的安全抽采。

2.根据权利要求1所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）根据矿井采掘资料以及煤层地质柱状图，结合物理勘探手段确定井下已开挖煤层形成的多层位老空区的开挖范围、煤柱分布、导气裂隙带、卸压解吸带高度的参数以及最上部老空区与地面之间的漏风通道；

（2）以最上部老空区横向塑性破坏发育区正投影到地面位置的区域作为注浆区A₁，在A₁基础上分别向四周边界各外延10~20m作为最终注浆区域A；在注浆区域A内部设置地面注浆钻孔；钻孔孔径90-110mm，钻孔横向及纵向排距20-30m，钻孔施工至卸压解吸带上部；

在注浆区域A内布置地面端注浆管路，即：注浆站设置有泥浆泵，连接注浆干管，注浆干管上设有放浆闸阀，注浆干管通过三通连接伸入注浆钻孔中的注浆支管；

（3）启动地面注浆泵站，将浆液经钻孔注入卸压解吸带上部边界，形成0.5m-1m的浆液层，注浆压力1-3MPa；注浆完成后，清洗注浆管路，再次经由注浆管路向卸压解吸带上部边界的浆液层上方注入聚氨酯，聚氨酯厚度0.1m-0.2m，形成浆液-聚氨酯构筑的隔氧层结构；

（4）在老空区相邻矿井的生产巷道中，对紧靠老空区边界煤柱处的顶底板以及两巷道壁进行掏槽处理，掏槽深度0.2m-0.5m，宽度1-2m，清理槽内浮煤，然后在此处施工煤柱隔氧密闭墙；煤柱隔氧密闭墙自煤壁侧向相邻矿井生产巷道方向延伸依次由水泥砂浆-密封橡胶-聚氨酯构筑而成；其中水泥砂浆厚0.8m-1.5m，密封橡胶厚0.1m-0.3m，聚氨酯厚0.1m-0.3m，三层结构构筑完成后使用钢筋网进行加固；同时隔氧密闭墙构筑完成后由密闭墙位置处向巷道壁施工钻场，在钻场向已施工密闭墙上方岩层施工斜向钻孔，注入浆液和聚氨酯，形成上覆岩层隔氧密闭墙，同已施工的巷道中的煤柱隔氧密闭墙一起阻止生产矿井的空气在老空区地面抽采负压的作用下涌入老空区；

（5）在老空区相邻的生产矿井中，在靠近老空区边界煤柱的一侧施工钻孔，钻孔穿透老空区煤柱以及煤柱隔氧密闭墙，终孔位置位于老空区的导气裂隙带内，并且距离边界煤柱5-10m；

将温度传感器、CO传感器和O₂浓度传感器经钻孔置于老空区内，传感器经线路接入地面的监测监控装置；

（6）在地面向老空区施工垂直井，垂直井施工至距上层老空区底板1-3m处停止施工，然后向垂直井铺设套管固井，由地面经垂直井口向老空区导气裂隙带内放入温度传感器和CO传感器；继续延伸垂直井至距下层老空区底板1-3m，铺设套管固井后，再次从地面将温度传感器和CO传感器经垂直井口放至老空区导气裂隙带内；温度传感器和CO传感器经线路接入地面的监测监控装置；利用电缆输送套管枪至距上层老空区底板1-3米处，由套管枪向套管壁发射聚能射孔弹，自上层老空区底板向上高度为5-10m的套管上形成多个孔眼；

（7）垂直井近地面端进行密封，地面有密封装置；垂直井地面端的管路由三通分为两部分，一部分为注氮管，设置有阀门Ⅲ，连接氮气储集罐；一部分为抽气管路，设置有阀门Ⅱ，连接煤层气储集罐；

（8）在地面裂缝处释放SF₆气体，利用SF₆良好的扩散性，能在扰动的流场中迅速均匀分布，可作为示踪气体，验证老空区的漏风通道；

（9）打开阀门Ⅱ，通过抽采管进行煤层气抽采；

①若测得抽采煤层气中含有SF₆，则关闭阀门Ⅱ，停止煤层气抽采；再次经地面钻孔向上层老空区卸压解吸带上部边界注入聚氨酯；注入完成后，循环释放SF₆气体、取样测定SF₆气体浓度、停抽注浆的步骤，直至抽采的煤层气中不再含有SF₆气体；

②若抽采煤层气过程中，监控装置中显示O₂浓度持续升高，则关闭阀门Ⅱ后，在相邻生产矿井向密闭墙上喷射聚氨酯加固，待氧气浓度下降后再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采；

③若测得抽采煤层气中不含SF₆气体且O₂浓度无明显变化，则继续抽采煤层气；

（10）抽采煤层气过程中实时关注地面监控装置中CO浓度、和温度的示数变化；①若经地面垂直井下放于老空区的CO传感器显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到60℃-80℃时，则关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅲ，向老空区内持续注入氮气；待CO浓度和温度降到临界值以下时，继续向老空区内注入氮气12h；然后，关闭阀门Ⅲ，再次打开阀门Ⅱ，继续煤层气抽采；

②若经边界煤柱上的钻孔放置于老空区的CO传感器显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器显示温度达到60℃-80℃时，关闭阀门Ⅱ，然后通过钻孔向来老空区喷洒阻化剂，阻化剂采用浓度为10%-20%的CaCl₂溶液，流量为35-50L/min，待CO浓度和温度降到临界值以下时，再次打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采；③若经地面垂直井和边界煤柱上的钻孔放置于老空区的CO传感器同时显示CO体积分数达到24-150ppm之间的某一确定值且有稳定增加的趋势或温度传感器同时显示温度达到60℃-80℃时，关闭阀门Ⅱ，同时由地面垂直井以及边界煤柱上的钻孔分别向老空区注入氮气和喷洒阻化剂，待CO浓度和温度降到临界值以下后，再打开阀门Ⅱ进行煤层气抽采。

3.根据权利要求2所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：所述浆液的固相材料为粉煤灰或粉碎研磨的煤矸石，并配以水泥，液相材料为水，浆液的水固比为2:1-5:1，固相材料中粉煤灰或粉碎煤矸石与水泥的质量比为1:1-4:1。

4.根据权利要求2所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：步骤（7）中，密封装置由金属密封圈和压环组成，当压环通过锁紧装置锁紧时，金属密封圈发生塑性变形形成密封。

5.根据权利要求2所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：步骤（8）中释放SF₆气体，采用恒量释放方式，释放量为20-40mL/min，释放持续时间为3-5h。

6.根据权利要求2所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：步骤（9）中，每隔10-20min，采集抽采的煤层气样本送实验室分析，测定SF₆浓度。

7.根据权利要求2所述的地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，其特征在于：注浆钻孔采用网格式布置，注浆量根据上覆岩层垮落形成的裂隙、空腔面积而定，钻孔长度深入至最上部老空区卸压解吸带高度位置；对于采空区面积为12公顷，埋深较浅的采空区，注浆量为100-150t，钻孔长度100-130m。

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