專利名稱：低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦開采領(lǐng)域，尤其是一種低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法。
背景技術(shù)：
我國大部分高瓦斯和突出煤礦所開采的煤層均屬于低透氣性煤層。隨著我國煤礦往深部開采，煤層透氣性更低，瓦斯抽放更難。我國煤礦當(dāng)前總體瓦斯抽放率低，煤層瓦斯透氣性問題一直困擾著國內(nèi)外礦井瓦斯災(zāi)害防治效果。利用低透氣性煤層增透技術(shù)來防治礦井瓦斯災(zāi)害一直是國內(nèi)外研究前沿。在增加煤層透氣性方面，目前國內(nèi)外技術(shù)措施主要有兩大類:層內(nèi)措施和層外措施。在層內(nèi)措施中，前蘇聯(lián)曾實(shí)驗(yàn)用鹽酸化學(xué)法、水力破裂法、深孔松動爆破法和靜電場等層內(nèi)增透法。水力壓裂技術(shù)自1947年在美國堪薩斯州試驗(yàn)成功至今，作為油井的主要增產(chǎn)措施正日益受到煤礦企業(yè)的重視和應(yīng)用，并在滲透率大于2 3md的煤層收到了較好水力壓裂效果，但該方法用于低透氣性煤層效果不好。他們還實(shí)驗(yàn)了水力空穴法、泡沫壓裂法等，但都沒有突破。1977年美國Amoco公司用造穴技術(shù)完成了 Cahnl井后,許多公司相繼在圣湖安盆地北部抽采瓦斯采用該技術(shù)。1993年Amoco公司在San Juan盆地西北部煤層氣儲層成功的進(jìn)行了第一次注N2試驗(yàn)，用以提高煤層氣藏采收率和煤層氣井產(chǎn)量。2000年BP公司在美國DOE的支助下，在San Juan盆地西北部開始長達(dá)3年的現(xiàn)場試驗(yàn)工作，試驗(yàn)由CO2或其它強(qiáng)吸附氣驅(qū)替瓦斯，提高了瓦斯采收率。國內(nèi)外許多學(xué)者圍繞外加物理場對煤層瓦斯吸附、解吸、滲流特性等方面開展了大量的室內(nèi)研究工作。20世紀(jì)70年代原蘇聯(lián)學(xué)者Tapac0B研究了地電場對煤層瓦斯吸附特性的影響，艾魯尼、塔拉索夫等研究了靜電場作用能促進(jìn)瓦斯解吸。鮮學(xué)福在20世紀(jì)90年代后期就曾提出了用可控聲振法來提高瓦斯抽采率，何學(xué)秋研究了交變電磁場對煤瓦斯吸附特性的影響，劉?？h研究了交變電場和聲場作用下煤樣的吸附、解吸和滲透特性。我國在增加煤層透氣性方面主要實(shí)驗(yàn)了水力壓裂法、水力空穴法、深孔預(yù)裂爆破法等，雖有一定效果，但無較大突破，且封孔裝藥等施工工藝復(fù)雜和難以實(shí)現(xiàn)。在層外措施中，前蘇聯(lián)科學(xué)院對開采上、下保護(hù)層時瓦斯壓力變化和保護(hù)范圍與效果進(jìn)行過考察研究，并取得了比較突出的成果和應(yīng)用。我國對遠(yuǎn)距離保護(hù)層保護(hù)效果和抽放卸壓瓦斯技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，取得了一定成果。造穴技術(shù)適應(yīng)于內(nèi)生裂隙發(fā)育的中變質(zhì)階段煤，水力壓裂適用于相對堅(jiān)硬的裂縫性煤儲層，我國不存在象美國那樣的高透氣性煤田。CO2注氣開采效果明顯，但氣源和經(jīng)濟(jì)性使其應(yīng)用范圍十分有限，且增加了工作面CO2濃度。在外加交變電磁場、聲場等物理激勵促進(jìn)煤層氣解吸、流動機(jī)理方面尚未成熟且施工困難成本高。松動爆破所產(chǎn)生的很大部分能量被用于煤體的粉碎上，少部分用來產(chǎn)生裂隙或者說擴(kuò)展原有的裂隙上去。因此，必須尋找更加有效實(shí)用的提高煤層瓦斯抽采率的激勵技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提供一種低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法，它成本較低、施工方便、對煤層瓦斯的增透效果明顯，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法，在煤層的采掘工作面上設(shè)置均勻分布的鉆孔，鉆孔的半徑為40 120mm，施工溫度為20 35°C，孔深4 30m，孔間距為0.5 Im ;選相間隔的孔作為煤層瓦斯抽放鉆孔；將礦用靜態(tài)膨脹劑放入每個鉆孔中，礦用靜態(tài)膨脹劑的裝藥量為孔深的1/3 2/3，其產(chǎn)生膨脹力為20 35Mpa ;礦用靜態(tài)膨脹劑拉伸膨脹孔壁，使膨脹孔壁四周產(chǎn)生裂隙，形成煤層瓦斯擴(kuò)散滲透通道，從而提高低透氣性煤層瓦斯抽放參數(shù)和煤層可抽等級。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)整礦用靜態(tài)膨脹劑中的鋁、鐵、鎂的氧化物、氧化鈣及添加劑的含量，從而使其具有足夠的產(chǎn)生膨脹力來裂開采掘工作面壓力集中區(qū)的煤層；并根據(jù)膨脹性能與井下溫度和時間關(guān)系，確定采掘工作面膨脹孔(鉆孔)布置、藥量、孔徑、孔間距和孔深等參數(shù)，通過注入定量膨脹劑于膨脹孔內(nèi)，在膨脹劑膨脹拉伸作用下，開裂孔壁將煤層大量裂開，裂隙擴(kuò)展延伸貫通，形成發(fā)育完整的裂隙網(wǎng)絡(luò)通道，使煤層中瓦斯有暢通的滲透擴(kuò)散通道，瓦斯透氣性能大幅增加。通過抽放孔、管路和抽放泵組成的瓦斯抽放系統(tǒng)對煤層瓦斯進(jìn)行一段時間預(yù)抽后，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力降低到臨界值以下，將大幅降低開采過程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，保證煤礦安全生產(chǎn)。本發(fā)明的制備方法工藝簡單、施工安全方便，效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。


附圖1為本發(fā)明產(chǎn)品的煤層鉆孔位置示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1:低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法，在煤層的采掘工作面上設(shè)置均勻分布的鉆孔，鉆孔分布位置如圖1所示，其中I 23為分布在煤層的采掘工作面上的鉆孔，鉆孔等間距均勻分布，其中2，4，9，11，13，19，21及23號鉆孔也作為煤層瓦斯抽放鉆孔；鉆孔的半徑為40 120mm，施工溫度為20 35°C，孔深4 30m，孔間距為0.5 Im ;選相間隔的孔作為煤層瓦斯抽放鉆孔；將礦用靜態(tài)膨脹劑放入每個鉆孔中，礦用靜態(tài)膨脹劑的裝藥量為孔深的1/3 2/3，礦用靜態(tài)膨脹劑拉伸膨脹孔壁，使膨脹孔壁四周產(chǎn)生裂隙，形成煤層瓦斯擴(kuò)散滲透通道，從而提高低透氣性煤層瓦斯抽放參數(shù)和煤層可抽等級。
權(quán)利要求
1.一種低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法，其特征在于:在煤層的采掘工作面上設(shè)置均勻分布的鉆孔，鉆孔的半徑為40 120mm，施工溫度為20 35°C，孔深4 30m，孔間距為0.5 Im ;選相間隔的孔作為煤層瓦斯抽放鉆孔；將礦用靜態(tài)膨脹劑放入每個鉆孔中，礦用靜態(tài)膨脹劑的裝藥量為孔深的1/3 2/3，礦用靜態(tài)膨脹劑的膨脹力為20 35MPa ;礦用靜態(tài)膨脹劑拉伸膨脹孔壁，使膨脹孔壁四周產(chǎn)生裂隙，形成煤層瓦斯擴(kuò)散滲透通道，從而提高低透氣性煤層瓦斯抽放參數(shù)和煤層可抽等級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低透氣性突出煤層的瓦斯防治方法，在煤層的采掘工作面上設(shè)置均勻分布的鉆孔，選相間隔的孔作為煤層瓦斯抽放鉆孔；將礦用靜態(tài)膨脹劑放入每個鉆孔中，礦用靜態(tài)膨脹劑拉伸膨脹孔壁，使膨脹孔壁四周產(chǎn)生裂隙，形成煤層瓦斯擴(kuò)散滲透通道，從而提高低透氣性煤層瓦斯抽放參數(shù)和煤層可抽等級。本發(fā)明通過調(diào)整調(diào)整礦用靜態(tài)膨脹劑中的鋁、鐵、鎂的氧化物、氧化鈣及添加劑的含量，從而使其具有足夠的產(chǎn)生膨脹力來裂開采掘工作面壓力集中區(qū)的煤層；通過注入定量膨脹劑于膨脹孔內(nèi)，在膨脹劑膨脹拉伸作用下，開裂孔壁將煤層大量裂開，裂隙擴(kuò)展延伸貫通，形成發(fā)育完整的裂隙網(wǎng)絡(luò)通道，使煤層中瓦斯有暢通的滲透擴(kuò)散通道，瓦斯透氣性能大幅增加。
文檔編號E21F7/00GK103206238SQ201310111840
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者謝雄剛, 李希建, 江澤標(biāo), 余照陽, 朱云倉, 車海云, 任建偉 申請人:貴州大學(xué)