一种煤层火区治理方法技术

本发明专利技术涉及矿山灾害治理技术，特别涉及一种煤层火区治理方法。本发明专利技术的煤层火区治理方法包括以下步骤：步骤一、在燃烧区煤层的上方以及下方相邻的未燃区煤层的上定向钻进施工；步骤二、在钻孔中施工水平分支进行压裂形成裂隙，同时抽取瓦斯，并注入不燃类材料形成煤层抑氧带；步骤三、向裂隙内通达火区处注入灭火材料进行降温灭火；步骤四、对燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理。优点：该工艺简单、成本低廉，能够高效快速灭火。能够高效快速灭火。能够高效快速灭火。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层火区治理方法


[0001]本专利技术涉及矿山灾害治理与修复、消防、环境保护等注浆防灭火技术，特别涉及一种煤层火区治理方法。

技术介绍

[0002]煤层火区燃烧产生的有毒有害气体及造成的崩塌、地面塌陷、地表裂缝、土地损坏、植被枯萎等灾害。煤层火区治理是矿山灾害治理与修复、生态环境保护中一项十分重要的工作，对碳减排意义重大，目前，针对煤矿中深部火区治理一般采取地表覆盖、直孔打钻灌浆、剥挖灭火和剥灌结合的灭火方法，这些方法工程量大，剥挖比高，成本高，经济效益差；直孔打钻灌浆安全性低，操作危险系数高，点性封堵灭火效果较差。
[0003]基于上述情况，迫切需要一种工艺简单、成本低廉且高效快速灭火的火区治理设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种煤层火区治理方法，有效的克服了现有技术的缺陷。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种煤层火区治理方法，包括以下步骤：步骤一、在燃烧区煤层的上方以及下方相邻的未燃区煤层的上定向钻进施工；步骤二、在钻孔中施工水平分支进行压裂形成裂隙，同时抽取瓦斯，并注入不燃类材料形成煤层抑氧带；步骤三、向裂隙内通达火区处注入灭火材料进行降温灭火；步骤四、对燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0008]进一步，上述步骤二中，上述不燃类材料为氮气或二氧化碳。
[0009]进一步，上述步骤三中，上述灭火材料为水、不燃类固体材料、氮气的一种。
[0010]进一步，上述步骤四中，对上述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理包括：将上述燃烧区煤层的四周挖除，形成隔离沟，将隔离沟表面喷射混凝土糊面。
[0011]进一步，上述步骤四中，对上述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理包括：采用破顶法挖除部分直接顶开挖巷道，然后利用不燃物进行巷道充填，充填过程中持续洒水、碾压，使充填物压紧压实，充填至巷道上部后利用注浆法将上部空隙充填密实，形成封堵隔绝氧气密闭空间。
[0012]进一步，上述不燃物为矸石。
[0013]进一步，上述步骤四中，对上述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理包括：在上述燃烧区煤层四周施工建设连续的地下导墙，导墙施工完成后，架设冷交换连续墙系统，利用上述冷交换连续墙系统持续进行冷热交换，降低周边温度。
[0014]进一步，上述冷交换连续墙系统包括套管式地埋管、循环泵、散热器和连接管线，上述套管式地埋管埋设在上述导墙中，并沿上述燃烧区煤层四周均匀间隔分布，上述循环
泵和散热器分别设置在地面，上述连接管线串联在上述套管式地埋管、循环泵和散热器之间，以形成闭式循环环路。
[0015]本专利技术的有益效果是：该工艺简单、成本低廉，能够高效快速灭火。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的煤层火区治理方法中水平向四周进行隔离处理的结构简图一；
[0017]图2为本专利技术的煤层火区治理方法中水平向四周进行隔离处理的结构简图二；
[0018]图3为本专利技术的煤层火区治理方法中套管式地埋管的结构分布图；。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0020]实施例：本实施例的煤层火区治理方法包括以下步骤：
[0021]步骤一、在燃烧区煤层的上方以及下方相邻的未燃区煤层的上定向钻进施工；
[0022]步骤二、在钻孔中施工水平分支进行压裂形成裂隙，同时抽取瓦斯，并注入不燃类材料形成煤层抑氧带；
[0023]步骤三、向裂隙内通达火区处注入灭火材料进行降温灭火；
[0024]步骤四、对燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理；
[0025]其中不燃类材料优先选用氮气或二氧化碳，也可以选用其他不燃流体；
[0026]灭火材料优先选用水、不燃类固体材料、氮气的一种，其中，非气体类，可以混合制成不燃物浆料(如水、粉煤灰混合物)。
[0027]上述实施例中，针对火区的前沿，采用定向注浆技术分别在煤层已燃区和未燃区钻进施工，目的是在在未燃区施工水平分支进行压裂，抽取瓦斯并注入大量氮气、二氧化碳等材料形成煤层抑氧带，降低煤层燃烧条件，在已燃区或未燃区域压裂裂隙通达火区，直接进行注水、不燃类固体材料、粉煤灰、氮气等材料降温灭火，从而达到垂向、水平全方位治理效果，实现抑氧降温灭火的目的，整个施工工艺简单、成本低廉，能够高效快速灭火。
[0028]上述实施例中，对燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理至少包括以下三种方案：
[0029]如图1所示，针对煤层埋藏较浅的方案，对上述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理，具体地，将上述燃烧区煤层的四周挖除，形成隔离沟(图中a指代，M指代燃烧区煤层)，将隔离沟表面喷射混凝土糊面。
[0030]2)如图2所示，在井工开采中，沿火区周边采用破顶法挖除部分直接顶开挖巷道(图中b指代，M指代燃烧区煤层)，然后利用矸石等不燃物进行巷道充填，充填过程中需要不断洒水、碾压，使充填物压紧压实，充填至巷道上部后利用注浆法将上部空隙充填密实，形成封堵隔绝氧气密闭空间。
[0031]3)针对煤层在地下一定深度的处理，利用建筑地基施工中的地下连续墙技术配合地下高温吸热系统对火区进行治理，导墙施工(现有技术的工艺)完成后，架设冷交换连续墙系统，系统主要包括套管式地埋管(如图3所示，图中箭头所指为内部介质流动方向)、循环泵、散热器及其连接管线组成。套管式地埋管是在地面钻探若干个深度为100
‑
200米钻
孔，下入钢制套管(图中c指代钢制套管下端深度在燃烧区煤层中，下入后固固井)，形成闭式换热孔，孔内安装一个具有隔热能力的中心管(图中d指代，中心管与钢制套管连通)，并在井口安装一个井口装置，组成一套井下换热装置；地上分别安装循环水泵、散热器，由连接管线连接形成一个闭式循环环路。系统循环介质为水或添加阻垢剂、防冻剂的水溶液。系统工作原理：循环介质在井下换热装置内提取地下高温热能后，在循环泵的驱动下，被输送至地上散热器内，并通过散热器将热量释放至大气环境中，循环介质实现降温，再次进入地下换热装置，如此往复循环，不断释放地下高温热能，从而达到地下降温的目的。架设完毕后，利用土壤等不燃物质喷水搅拌对导墙进行灌注形成薄壁封闭系统，冷交换连续墙不断进行冷热交换，降低周边温度，弥补薄壁封闭系统易流火泄露的不足，该方法不仅成本低廉，亦能热能发电，能源二次利用。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层火区治理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在燃烧区煤层的上方以及下方相邻的未燃区煤层的上定向钻进施工；步骤二、在钻孔中施工水平分支进行压裂形成裂隙，同时抽取瓦斯，并注入不燃类材料形成煤层抑氧带；步骤三、向裂隙内通达火区处注入灭火材料进行降温灭火；步骤四、对燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理。2.根据权利要求1所述的一种煤层火区治理方法，其特征在于：所述步骤二中，所述不燃类材料为氮气或二氧化碳。3.根据权利要求1所述的一种煤层火区治理方法，其特征在于：所述步骤三中，所述灭火材料为水、不燃类固体材料、氮气的一种。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种煤层火区治理方法，其特征在于，所述步骤四中，对所述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离处理包括：将所述燃烧区煤层的四周挖除，形成隔离沟，将隔离沟表面喷射混凝土糊面。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种煤层火区治理方法，其特征在于，所述步骤四中，对所述燃烧区煤层的水平向四周进行隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：程召禄，程英好，马瑞花，李本军，
申请(专利权)人：中煤地华盛水文地质勘察有限公司，
类型：发明
国别省市：