一種提高井下加熱煤層瓦斯抽采量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高井下加熱煤層瓦斯抽采量的方法，尤其適用于高瓦斯低透氣性?xún)A斜煤層鉆孔瓦斯抽采。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤層透氣性普遍偏低，這引起井下煤層瓦斯難以解吸出來(lái)進(jìn)入煤層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)，從而導(dǎo)致鉆孔抽采流量低，嚴(yán)重影響了我國(guó)的煤層瓦斯抽采效率。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01210419162.X)公開(kāi)了一種煤層注熱二氧化碳提高瓦斯采收率的方法，該方法是通過(guò)地面向煤層注入熱的二氧化碳，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01110097776.6)公開(kāi)了一種煤層氣開(kāi)采的新方法，該方法將高溫氮?dú)庾⑷朊簩?，中?guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01310032766.3)公開(kāi)了一種煤層氣井多元熱流體強(qiáng)化開(kāi)采方法，將其它氣井采出的煤層氣壓縮作為燃料與加壓后的空氣混合注入多元熱流體發(fā)生裝置中燃燒產(chǎn)生二氧化碳和氮?dú)獾雀邷馗邏夯旌蠚怏w注入煤層。這些方法將高溫流體注入煤層，加熱煤層，加快了煤層瓦斯解吸。但是這些方法適用于地面，難以在煤礦井下使用，且操作工藝復(fù)雜、成本高。如在煤礦井下使用，則安全性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種利用生石灰漿液水化反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量加熱煤層以提高瓦斯抽采流量的方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案步驟如下:
a.在傾角大于10°的煤層中沿煤層傾斜方向向上施工鉆孔；
b.向鉆孔內(nèi)依次插入注漿管、返漿管和抽采管，并采用聚氨酯對(duì)鉆孔孔口進(jìn)行密封；
c.在注漿管外端安裝第一閥門(mén)，在返漿管外端安裝第二閥門(mén)，在抽采管上由抽采管外端向鉆孔孔口處依次安裝第三閥門(mén)、壓力設(shè)置為0.2-0.5MPa的減壓閥和溫度計(jì)，并先后打開(kāi)第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)和減壓閥；
d.由注漿管向鉆孔內(nèi)注入生石灰漿液，直至生石灰漿液由返漿管流出時(shí)，先后關(guān)閉第一閥門(mén)、第二閥門(mén)和第三閥門(mén)；
e.當(dāng)溫度計(jì)的讀數(shù)上升至100~150°C時(shí)，打開(kāi)第一閥門(mén)，使生石灰漿液經(jīng)注漿管流出鉆孔；
f.關(guān)閉第一閥門(mén)，打開(kāi)第三閥門(mén)，開(kāi)始抽采煤層中瓦斯；
g.當(dāng)鉆孔內(nèi)瓦斯流量低于鉆孔平均抽采流量的一半時(shí)，關(guān)閉第三閥門(mén)，打開(kāi)第一閥門(mén)，重復(fù)上述步驟4~6次；
所述的注漿管前端超過(guò)聚氨酯前端10~30cm，返漿管前端距注漿管前端3~5m，抽采管前端距返衆(zhòng)管前端0.5-1.5m。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
(I)當(dāng)抽采管瓦斯流量大幅度下降時(shí)，通過(guò)多次向鉆孔內(nèi)注入生石灰漿液，利用其水化反應(yīng)所產(chǎn)生的大量熱量加熱煤層，使鉆孔周邊煤體瓦斯大量解吸，以提高瓦斯抽采流量。
[0006](2)所注入的生石灰漿液來(lái)源廣泛、易獲取、成本低廉，操作工藝簡(jiǎn)單，方便工人操作，易于在煤礦現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施的原理圖。
[0008]圖中:煤層1，鉆孔2，注漿管3，返漿管4，抽采管5，減壓閥6，溫度計(jì)7，聚氨酯8，生石灰漿液9，第一閥門(mén)10，第二閥門(mén)11，第三閥門(mén)12。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例作進(jìn)一步說(shuō)明:
如圖所示，首先在煤層I中部位置施工鉆孔2，孔徑為Φ90?120mm。然后向鉆孔2內(nèi)依次插入注漿管3、返漿管4和抽采管5，其中返漿管4前端距注漿管3前端3~5m，以免注漿過(guò)多，抽采管5前端距返衆(zhòng)管4前端0.5-1.5m,可以節(jié)約管料。接著在插入注衆(zhòng)管3、返衆(zhòng)管4、抽采管5的鉆孔2中注入聚氨酯封孔劑8，注意使注漿管3前端超過(guò)聚氨酯8前端10~30cm，以便容易返漿，當(dāng)聚氨酯封孔劑8充分膨脹凝固，則密封完成。緊接著在注漿管3外端安裝第一閥門(mén)10，在返漿管4外端安裝第二閥門(mén)11，在抽采管5上由抽采管3外端向鉆孔2孔口處依次安裝第三閥門(mén)12、減壓閥6和溫度計(jì)7，減壓閥6的壓力設(shè)置為0.2-0.5MPa，減壓閥6可以控制鉆孔2內(nèi)的壓力，避免鉆孔2內(nèi)壓力過(guò)高造成危險(xiǎn)，溫度計(jì)7檢測(cè)反應(yīng)鉆孔2內(nèi)的氣體溫度，以直接反映鉆孔內(nèi)生石灰漿液9的溫度，以使生石灰漿液9保持在液體狀態(tài)進(jìn)行回流，為下次注漿提前準(zhǔn)備。接下來(lái)由注漿管3向鉆孔2內(nèi)注入生石灰漿液9，生石灰漿液9水灰配比為1: 3，直至生石灰漿液9開(kāi)始由返漿管4流出時(shí)，表明注漿完成，此時(shí)生石灰與水的混合漿液9反應(yīng)開(kāi)始放出熱量(Ca0+H20 — Ca (OH) 2+64.8KJ)能夠加熱煤層，使鉆孔2內(nèi)周?chē)后wI溫度升高，促使煤體I內(nèi)瓦斯大量解吸。再先后關(guān)閉第一閥門(mén)10、第二閥門(mén)11和第三閥門(mén)12，防止熱量從注漿管3、返漿管4和抽采管5快速散失，造成瓦斯解吸量減少，當(dāng)溫度計(jì)7的讀數(shù)上升至100~150°C時(shí)，則說(shuō)明生石灰漿液9反應(yīng)充分，煤體I內(nèi)瓦斯大量解吸，此時(shí)打開(kāi)第一閥門(mén)10，使生石灰漿液9經(jīng)注漿管3流出鉆孔2，當(dāng)鉆孔2內(nèi)的生石灰漿液9不再?gòu)你@孔2內(nèi)流出時(shí)，表明鉆孔2內(nèi)生石灰漿液9返回完成。最后關(guān)閉第一閥門(mén)10，打開(kāi)第三閥門(mén)12，開(kāi)始抽采鉆孔2中瓦斯，當(dāng)鉆孔2內(nèi)瓦斯流量低于其平均抽采流量的一半時(shí)，關(guān)閉第三閥門(mén)12，打開(kāi)第一閥門(mén)10，再次通過(guò)注漿管3向鉆孔2注漿，再次加熱煤體1，使煤體I內(nèi)瓦斯大量解吸，再次通過(guò)抽采管5大量抽采鉆孔2內(nèi)瓦斯。可根據(jù)煤層瓦斯量的高低重復(fù)注返漿4~6次，大量抽采煤層瓦斯。
[0010]所述生石灰漿液為質(zhì)量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑組成，其中:生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑質(zhì)量比為50:10:5:1。
[0011]所述水硬性物質(zhì)為硅酸鹽水泥；延緩劑為碳酸鈉；減水劑為萘系高效減水劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高井下加熱煤層瓦斯抽采量的方法，其特征在于包括下述步驟: a.在傾角大于10°的煤層(I)中沿煤層(I)傾斜方向向上施工鉆孔(2); b.向鉆孔(2)內(nèi)依次插入注漿管(3)、返漿管(4)和抽采管(5)，并采用聚氨酯(8)對(duì)鉆孔(2)孔口進(jìn)行密封； c.在注漿管(3)外端安裝第一閥門(mén)(10)，在返漿管(4)外端安裝第二閥門(mén)(11)，在抽采管(5)上由抽采管外端向鉆孔孔口處依次安裝第三閥門(mén)(12)、壓力設(shè)置為0.2-0.5MPa的減壓閥(6)和溫度計(jì)(7)，并依次打開(kāi)第一閥門(mén)(10)、第二閥門(mén)(11)和第三閥門(mén)(12)； d.由注漿管(3)向鉆孔(2)內(nèi)注入生石灰漿液(9)，直至生石灰漿液(9)由返漿管(4)流出時(shí)，先后關(guān)閉第一閥門(mén)(10)、第二閥門(mén)(11)和第三閥門(mén)(12)； e.當(dāng)溫度計(jì)(7)的讀數(shù)上升至100~150°C時(shí)，打開(kāi)第一閥門(mén)(10)，使生石灰漿液(9)經(jīng)注漿管(3)流出鉆孔(2); f.關(guān)閉第一閥門(mén)(10)，打開(kāi)第三閥門(mén)(12)，開(kāi)始抽采煤層(I)中瓦斯； g.當(dāng)鉆孔(2)內(nèi)瓦斯流量低于鉆孔(2)平均抽采流量的1/2時(shí)，關(guān)閉第三閥門(mén)(12)，打開(kāi)第一閥門(mén)(10)，重復(fù)上述步驟4~6次； 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下加熱煤層提高鉆孔瓦斯抽采流量的方法，其特征在于所述注漿管(3)前端超過(guò)聚氨酯(8)前端10~30cm，返漿管(4)前端距注漿管(3)前端3~5m，抽采管(5)前端距返漿管(4)前端0.5-1.5m。
【專(zhuān)利摘要】一種提高井下加熱煤層瓦斯抽采量的方法，尤其適用于高瓦斯低透氣性?xún)A斜煤層鉆孔瓦斯抽采。沿煤層傾向布置鉆孔，向鉆孔內(nèi)依次插入注漿管、返漿管和抽采管，并采用聚氨酯對(duì)孔口進(jìn)行密封；由注漿管向鉆孔內(nèi)注入生石灰漿液，直至生石灰漿液由返漿管流出，停止注漿；當(dāng)鉆孔孔內(nèi)溫度上升到一定溫度時(shí)，鉆孔周邊煤體內(nèi)瓦斯大量解吸，此時(shí)由注漿管將孔內(nèi)生石灰漿液排出，開(kāi)始抽采煤層瓦斯。當(dāng)鉆孔周邊煤體溫度降低導(dǎo)致抽采管內(nèi)的瓦斯流量大幅度下降時(shí)，重復(fù)向孔內(nèi)注入生石灰漿液，加熱煤體，使煤層瓦斯再次大量解吸，從而提高瓦斯抽采流量。該方法可以大幅度提高煤層鉆孔的瓦斯抽采流量，縮短煤層瓦斯抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間，所用漿液來(lái)源廣泛、成本低、工藝簡(jiǎn)單和操作方便。
【IPC分類(lèi)】E21B43-22, E21B43-24, E21F7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104863555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510249993
【發(fā)明人】胡勝勇, 陳少林, 馮國(guó)瑞, 付浪, 張奡, 高磊, 崔東林, 高嬙, 張鈺亭
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日