一种煤矿老采空区瓦斯抽采方法技术

技术编号:14695304 阅读:111 留言:0更新日期:2017-02-23 19:53
本发明专利技术涉及一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法,包括以下步骤:每个采空区设计一组抽采钻孔,抽采钻孔开孔位置位于气压相对较低的密闭墙附近,钻孔终孔位置位于采空区上部瓦斯富集的顶板裂隙“O”型圈内;钻孔施工时选择用水排渣,通过用水排渣法判断钻孔是否已经钻进至顶板裂隙“O”型圈;通过在老采空区两侧不同位置设置临时控风设施,调节两侧闭墙内的气压差,促进采空区瓦斯向抽采钻孔侧流动;通过在抽采管路设置安全监控设施和喷粉抑爆装置提高老采空区瓦斯抽采的安全性。本发明专利技术提供的瓦斯抽采方法在生产矿井的井下向老采空区施工钻孔,降低了老采空区瓦斯向巷道空间泄漏带来的危险性,同时变废为宝,增加了瓦斯资源的利用量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿瓦斯开发利用领域的一种瓦斯抽采方法,尤其一种煤矿老采空区瓦斯抽采方法
技术介绍
煤层瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物,大部分以吸附态储存于煤层中。它是煤矿生产过程中的主要灾害源,其主要成分CH4是较强烈的温室气体,但同时也是一种洁净能源和优质化工原料。因此,开发利用瓦斯,既可以充分利用地下资源,又可以改善矿井安全条件和提高经济效益,对缓解常规油气供应的紧张状况、实施国民经济可持续发展战略、降低因其向大气逸散而产生的温室效应等均具有十分重要的意义。采煤工作面封闭后,其采动影响范围内能够卸压解吸的瓦斯称为老采空区瓦斯。据统计,目前中国约有500个国有重点煤矿已封闭,其中70%为高瓦斯煤矿,老采空区中赋存的瓦斯资源高达数千亿立方米。因此对老采空区瓦斯进行抽采利用具有十分显著的经济效益、社会效益和环境效益。目前,老采空区主要由地面向采空区上部裂隙带内施工地面钻井以抽采老空区瓦斯。为了抽采老采空区下部煤层瓦斯,往往需要有地面钻井穿透老采空区进入下部煤层进行瓦斯抽采。此种方法仅仅可抽采单一老空区瓦斯,并且由于需要穿透老采空区,此种方法钻井施工过程中施工难度大、事故发生率高、成孔率低,抽采瓦斯产量低且成本高。申请号为201510055357.4的中国专利公布了一种穿透多层老采空区残留煤柱抽采多层老采空区残余瓦斯的方法,由地面向残留煤柱施工地面钻井,并穿透所有残留煤柱。当残留煤柱宽度较小时,地面钻井穿透残留煤柱后直接与老空区贯通。当残留煤柱宽度较大时,地面钻井穿透残留煤柱至残留煤柱底板处,由地面向钻井内插入外部固定有高压囊袋的钢管至残留煤柱底部;将高压软管与高压囊袋连通,且延伸至地面;经高压软管将水压入高压囊袋,形成封孔段,随后将高压水流经钢管注入钻井,压裂残留煤柱后,将高压囊袋放水卸压。继续穿透其它残留煤柱后,由地面向钻井内插入抽采管,抽采老空区内残余煤层气。该方法由地面施工地面钻井穿透残留煤柱。申请号为201510468722.4的中国专利公开了一种老空区抽采煤层气的系统及方法,向相邻采空区空洞之间的煤柱施工抽采钻井,依次送入抽采管、注浆管;打开阀门Ⅲ,注入水泥砂浆与煤柱形成一个密闭的空间,打开阀门Ⅰ由地面N2储气罐经过气体增压泵增压向注气管注入N2,压裂煤柱;打开阀门Ⅱ,由地面抽采站经抽采管对煤层气进行抽采,并记录初始瓦斯流量为A;当煤层气流量再次下降至初始瓦斯流量A的30%时重复N2驱替煤层气,直至煤层气流量最终下降至初始瓦斯流量A的16%时,关闭阀门Ⅱ停止煤层气抽采。上述方法均自地面钻井,需要大量的设备投入,同时,在裂隙带直接进行开采作业难度较高,维护地面钻井费用较大,收益率低。而目前的井下开采钻孔的方法也仅仅是在密闭墙附近开孔抽采瓦斯,瓦斯浓度低,经济收益较低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法,包括以下步骤:每个采空区设计一组抽采钻孔,抽采钻孔开孔位置位于气压相对较低的密闭墙附近,钻孔终孔位置位于采空区上部瓦斯富集的区域;钻孔施工时选择用水排渣,通过用水排渣法判断钻孔是否已经钻进至采空区上部瓦斯富集的区域;调节两侧闭墙内的气压差,促进采空区瓦斯向抽采钻孔侧流动;对老采空区瓦斯抽采进行安全防范。优选的是,所述瓦斯气流高压区域为顶板裂隙“O”型圈区域。在上述任一方案中优选的是,所述抽采钻孔终孔口位于顶板裂隙“O”型圈。由于老采空区裂隙带具有丰富的瓦斯资源,顶板裂隙“O”型圈附近瓦斯浓度极高,因此将钻孔的终孔设置于顶板裂隙“O”型圈在瓦斯开采过程中瓦斯浓度高,流量大。在上述任一方案中优选的是,所述抽采钻孔终孔口位于顶板裂隙“O”型圈的上界面、下界面或上下界面之间的的至少一个位置。在上述任一方案中优选的是,所述抽采钻孔优选三个,所述三个采钻孔终孔口分别位于顶板裂隙“O”型圈上界面,下界面和上下界面之间。所述抽采孔的数目可根据实际的开采情况,也可以优选为少于三个,优选为一个或者两个,也可以根据实际开采情况优选为大于三个,优选为四个、五个或者更多。在上述任一方案中优选的是,所述顶板裂隙“O”型圈为3至5倍采高,所述抽采钻孔终孔口高度分别距煤层顶板3至5倍采高区域内。所述开采孔的终孔高度根据顶板裂隙“O”型圈决定,当顶板裂隙“O”型圈为3至4倍采高时,所述抽采钻孔终孔口高度分别距煤层顶板3至4倍采高区域内。在上述任一方案中优选的是,,所述抽采钻孔为三个,终孔高度分别距煤层顶板3倍、3.5倍、5倍采高,优选为终孔高度分别距煤层顶板3倍、3.5倍、4倍采高。在上述任一方案中优选的是,所述三个抽采钻孔分别内错采空区10m、15m、20m。在上述任一方案中优选的是,用水排渣同时,钻进至所述开孔口不返水为止。在上述任一方案中优选的是,设置临时控风装置,降低老采空区抽采钻孔侧密闭墙外气压,同时增加另一侧密闭墙外气压。在上述任一方案中优选的是,临时控风装置位于密闭墙非密封的一侧,临时控风装置设置在老采空区两侧不同位置。在上述任一方案中优选的是,临时控风设施为采空区顺槽内设置的调节风窗,所述调节风窗优选设置于顺槽内距离横贯10至30米处,优选为20米。在上述任一方案中优选的是,抽采钻孔连接于矿井低负压抽采系统。在上述任一方案中优选的是,开孔口抽采负压为6至10KPa。在上述任一方案中优选的是,所述安全防范包括在在抽采管路设置安全监控装置。在上述任一方案中优选的是,所述安全监控装置包括自然发火指标气体浓度的监测设备。在上述任一方案中优选的是,所述自然发火指标气体浓度的监测设备包括CO、C2H2、C2H4和C2H6传感装置中的至少一种。在上述任一方案中优选的是,所述安全防范包括在抽采管路上安设瓦斯抽采参数在上述任一方案中优选的是,所述安全防范包括设置阻爆抑爆装置。在上述任一方案中优选的是,所述阻爆抑爆装置为喷粉阻爆抑爆装置。本专利技术提供了一种利用老采空区已有的地下系统进行老采空区瓦斯的抽采方法。本专利技术钻孔开口于密闭墙附近采空区漏风气流的低压区域,并钻孔至具有高浓度瓦斯的裂隙层。本专利技术的有益技术效果在于克服了现有技术中井上开采难度系数高、资金设备投入巨大、后期维护难以及现有的井下开采瓦斯浓度低、流量小的技术问题,提高了老采空区瓦斯抽采的安全性,同时可获得高浓度、大流量的瓦斯,具有可观的经济效益和收益率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法的工作面巷道布置示意的一优选实施例的示意图;图2为本专利技术的用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法采空区抽采孔平面的一优选实施例的示意图;图3为按照本专利技术的用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法的采空区抽采孔图2所示实施例的侧视图;图4为按照本专利技术的用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法的调节风窗设置位置的一优选实施例的示意图。附图标记:1采空区,2工作面停采线,3密闭墙,4横贯,5外U回风顺槽,6回风顺槽,7胶带顺槽,8辅运顺槽,9第一调节风窗,10第二调节风窗,11顶板裂隙“0”型圈,12煤层。实施例1为使本专利技术本文档来自技高网
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一种煤矿老采空区瓦斯抽采方法

【技术保护点】
一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法,包括以下步骤:每个采空区设计一组抽采钻孔,抽采钻孔开孔位置位于老采空区气压相对较低的密闭墙附近,钻孔终孔位置位于采空区上部瓦斯富集的区域;钻孔施工时选择用水排渣法,通过用水排渣法判断钻孔是否已经钻进至所述采空区上部瓦斯富集的区域;调节两侧闭墙内的气压差,促进采空区瓦斯向抽采钻孔侧流动;对老采空区瓦斯抽采进行安全防范。

【技术特征摘要】
1.一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采方法,包括以下步骤:每个采空区设计一组抽采钻孔,抽采钻孔开孔位置位于老采空区气压相对较低的密闭墙附近,钻孔终孔位置位于采空区上部瓦斯富集的区域;钻孔施工时选择用水排渣法,通过用水排渣法判断钻孔是否已经钻进至所述采空区上部瓦斯富集的区域;调节两侧闭墙内的气压差,促进采空区瓦斯向抽采钻孔侧流动;对老采空区瓦斯抽采进行安全防范。2.如权利要求1所述的老采空区瓦斯的抽采方法,其特征在于,所述瓦斯富集区域为顶板裂隙“O”型圈区域。3.如权利要求2所述的老采空区瓦斯的抽采方法,其特征在于,所述抽采钻孔终孔口位于顶板裂隙“O”型圈的上界面、下界面或上下界面之间的至少一个位置。4.如权利要求3所述的老采空区瓦斯的抽采方法,其特征在于,所述抽采钻孔为三个,所述三个采钻孔终孔位置分别位于顶板裂隙“O”型圈上界面,下界面和...

【专利技术属性】
技术研发人员:何勇刘进平孙文忠贾剑
申请(专利权)人:山西潞安矿业集团有限责任公司长治市亿扬能源科技有限公司平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司山西高河能源有限公司
类型:发明
国别省市:山西;14

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