[发明专利]低渗透性难抽采煤层的立体化瓦斯抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采的方法，尤其是低渗透性难抽采煤层的瓦斯抽采方法。

背景技术

瓦斯，在煤炭界是指煤层气或矿井瓦斯，瓦斯是无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。当空气中氧气浓度达到10％时，若瓦斯浓度在5-16％之间，就会发生爆炸，浓度在30％左右时，就能安静的燃烧。因此对于煤矿生产来说瓦斯直接威胁着矿工的生命安全，但如果利用得当，不仅能促进煤矿安全生产，还能开拓利用能源。大力开发煤层气，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，并有利于改善地方环境质量和全球大气环境。因此，我国煤矿在防治瓦斯灾害方面应彻底转变观念，煤矿企业应从采掘部署上把瓦斯抽取与利用纳入正规生产的工艺流程，从时间和空间上给予充分保证，促进煤层气开发达到规模化生产。只有这样，我国煤炭瓦斯灾害才会得到有效控制，高瓦斯矿井才会随着治理瓦斯灾害费用的减低、生产效率的提高而获得新生。

现有技术中普遍采用地面钻井瓦斯抽采系统，在煤层开采前先行抽取井下瓦斯，减低井下瓦斯浓度。CN101672196A(CN200910233072.X)公开了一种提高地面钻井抽采采动卸压瓦斯量的方法，适用于地面钻井抽采采空区瓦斯时提高抽采采动卸压煤层的瓦斯量。通过向布置在地面钻井中的抽采瓦斯管内投入沙袋以封堵地面钻井与采空区沟通的裂隙，使地面钻井减少抽采采空区的瓦斯，主要抽采上部被保护层的采动卸压瓦斯，从而大幅度提高抽采瓦斯浓度和抽采量，降低被保护层的瓦斯含量，同时降低保护层采空区的煤炭自燃威胁。此方法不仅提高了地面钻井抽采采动卸压瓦斯量，而且延长了地面钻井的有效抽采瓦斯时间。

CN101644166A(CN200910182121.1)提供一种高瓦斯低透气性煤层冲孔割缝卸压增透瓦斯抽采方法，当钻头钻进到煤层预定位置后，在钻孔内用一定压力和流量的高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割，在钻孔两侧形成一定宽度和高度的扁平缝槽；利用高压水射流将切割下来的煤体带出孔外。大大增加了钻孔内割缝处煤体暴露面积，所形成的扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，使钻孔内煤体卸压、增透和瓦斯排放有效影响范围扩大，煤体透气性提高了200～300倍左右，单孔瓦斯抽采量平均可达0.3m³/min，瓦斯抽采浓度可达30～60％，回采工作面瓦斯抽放率达到50％以上，割缝卸压增透后，瓦斯抽放钻孔数减少10～20％。实现高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯的安全、高效、均匀抽采，变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层。

CN101251028A(CN200810023383.9)提供一种高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法，其特征是在高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷采空区顶板卸压区和底板卸压区，对于来自邻近卸压层通过采空区顶板煤岩层和底板煤岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到顶板卸压裂隙圈和底板卸压裂隙圈内的解吸游离瓦斯，在沿空留巷内由分别布置在顶板卸压裂隙圈中的上向抽采瓦斯钻孔和布置在底部卸压裂隙圈中的下向抽采瓦斯钻孔进行抽采。本发明从根本上解决高瓦斯低透气性煤层群抽采率低的问题，同时解决高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面上隅角和回风巷风流瓦斯超限问题，实现了高浓度瓦斯的抽采利用、实现高瓦斯煤层群的无煤柱、高效及安全开采。

CN101319615A(CN200710054520.0)公开了一种煤矿回采工作面采空区瓦斯抽放方法，具体步骤是：先在回采工作面上风道布置钻孔，钻孔的落底在回采工作面的煤层顶板，等回采到钻孔落底的位置时，由于煤层顶板自动冒落，采空区的瓦斯向上移动，通过预先布置的钻孔抽放进入上风道排出，该方法是瓦斯突出矿井的回采工作面采空区瓦斯治理的一种有效方法。

以上现有技术从不同的侧面提出了瓦斯抽采的技术方案，但迄今为止尚未有综合性全方位立体化瓦斯抽采方法的报道，而对于低渗透性难抽采煤层，煤层的低渗透率特点决定了瓦斯抽采的难度很大，只能通过立体化、全方位解决瓦斯抽采问题，才能达到安全生产的标准。

发明内容

本发明针对目前限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的主要原因是煤层的低渗透率和高可塑性，提供一种立体化瓦斯抽采方法。