[发明专利]水力旋喷冲刷采煤采气方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力旋喷冲刷采煤采气方法，涉及一种适用于高瓦斯低透性煤储层瓦斯突出和矿井火灾等复合问题的防火防突防尘以及有效开采煤层气的方法。

背景技术

煤层气是指赋存在煤层中以甲烷(CH₄)为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，是一种非常规天然气，主要以吸附状态的形式自储在煤层中，包括基质表面的吸附气、煤层裂缝与隔理中的游离气、煤层水中的溶解气和煤层间夹层的游离气等四部分。这种气体是造成煤矿瓦斯爆炸、煤岩体突出的灾害性气体和引起全球气候变暖的强烈温室性气体，同时也是一种洁净、优质能源和化工原料。

全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米，是常规天然气探明储量的两倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。中国埋深浅于2000米的煤层气资源量为36.81万亿立方米，位居世界第三位。并且我国也十分重视煤层气开发。通过“十一五”规划，井下瓦斯抽采量、地面煤层气产能增加较快，2009年我国煤层气产量为71.89亿立方米，截止2010年底，全国累计完成煤层气抽采量为88亿立方米。并且在煤层气“十二五”发展规划中，预计到2015年我国天然气消费将达到2400亿立方米，缺口为500亿至600亿立方米，而发展煤层气将在很大程度上有利于弥补这一缺口。

我国煤层气开发处于初期的小规模试验阶段，亟待形成一套行之有效的开发工程技术。每年矿井中抽放掉的煤层气量约为10亿立方米，不仅会对环境有一定影响，并且还会造成经济损失，并且由于瓦斯的存在，每年都会发生多起井下事故，造成人员伤亡。因此，将煤层气“变废为宝”成为煤炭开采中的另一个重大课题。并且，我国很大一部分矿井的开采深度大，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层透气性低，危险性随着开采深度的增加而增加。因此，需要采用深井煤层气开采方法卸压抽采瓦斯，不仅可以有效利用煤层气资源，而且还可有效保障煤炭开采的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提出使用高压射流水冲刷煤储层形成洞穴，造成卸压空间，使煤层气分子由吸附态变为游离态，从而得到煤层气的防突防尘方法，并且在高压射流水中加入阻燃剂，防止煤体自燃。该方法使用简单、卸压范围大，能够有效开采煤层气，同时也能够有效消除高瓦斯、低透气性煤层突出的危险性。

本发明的目的可通过下述技术措施(步骤)来实现：

(1)采用大口径钻机，穿过目标煤层顶板进入煤层预订深度，设置一个能注水、排水、出气的煤层气开采井；煤层顶板以上井段加装套管固井；

(2)在煤层气开采井完成后，使用现有机械掏穴工具按设计要求在采气井底部对应煤层进行掏穴；

(3)在煤层气开采井两侧分别安装采气装置、煤水分离装置和地面水泵。煤水分离装置与地面水泵之间加装阻燃剂补给装置；

(4)在煤层气开采井和煤层洞穴完成之后，将旋喷装置下放至煤层洞穴中，通过水管与地面水泵相连通；

(5)在步骤2洞穴完成之后，在煤层气开采井井底一侧安装排水装置，排水装置是可排煤水的深井泵或潜水泵等。排水装置通过水管与煤水分离装置连接；

(6)在煤层气开采井的井口安装封井装置，确保能通过注水管、排水管、出气管，保证旋喷装置顺利供水，排水装置顺利排水，煤层气顺利采出；

(7)地面水泵通过水管为旋喷装置供水，地面水泵提供压力，使水经过旋喷装置上的小喷嘴产生高压射流水，冲刷并切割煤储层，形成洞穴。通过上下移动旋喷装置，控制冲刷的煤层高度；通过地面水泵调节射流水压力，调控水力旋喷范围，控制煤层开采广度，直到洞穴的宽度和深度达到设计要求；

(8)高压射流水作用于煤层之后，产生的煤水混合物聚集于洞穴底部；

(9)煤水混合物经排水装置排至地面，进入煤水分离装置，分离出的水循环利用，通过阻燃剂补给装置，与阻燃剂混合后注入地面水泵；

(10)按照常规方法对卸压后的煤层实施煤层气抽放。

本发明的有益效果如下：