[发明专利]一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法

说明书

本发明提出一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法，包括以下步骤：步骤一、煤体力学性质测定；步骤二、确定高压气体注气的最高注气压力；步骤三、煤体钻孔；步骤四、不耦合装药；步骤五、钻孔内预留高压管路；步骤六、钻孔封孔；步骤七、高压气体注气；步骤八、引爆炸药预裂增透；步骤九、瓦斯抽采。本发明的有益效果：施工安全、可靠，在待开采煤层中合理布置钻孔，注入高压气体(氢气和空气的混合气体)，实现氢气和炸药爆轰协同，极大增加待开采煤层的孔隙率，预裂增透半径大、效果好，对低渗透性煤层瓦斯抽采半径大，极大提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效果。

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别是涉及一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法。

背景技术

煤炭在我国能源消费结构中仍然占有举足轻重的地位，2016年，煤炭消费比重为62.6％，预计2017年约为60％左右。我国煤层普遍为低渗透率煤层，相比国外，我国煤层渗透性普遍要小2-3个数量级，低渗透性造成了我国许多煤矿冲击地压事故、煤与瓦斯突出事故频发，同时高瓦斯矿井由于煤层渗透性较低，造成瓦斯抽采困难，这些问题都严重阻碍了我国煤矿高效安全开采。我国已发现的煤炭资源中，有近一半埋藏深度大于1000m，目前老矿区煤炭逐步萎缩，我国煤炭资源的开发，将来要转入深部矿井开采。深部矿井面临高地应力、高瓦斯压力的情况，加之我国煤层普遍为低渗透率煤层，极易造成冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害事故，严重制约着矿井高效集约化开采和安全生产。煤矿低渗透率煤层也称为低透气性煤层，为保障低透气性煤层高效集约化开采和安全生产，需要对低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法进行研究。

目前，低透气性煤层预裂增透措施主要包括深孔松动爆破、水压致裂、水力冲孔、开采解放层、水力割缝等方法。其中深孔松动爆破使得钻孔附近的煤层被炸的很碎，但对离钻孔稍远的地方预裂效果迅速下降，预裂半径较小，效果不好；另外由于煤矿用炸药的殉爆距离较小，为防止拒爆，现场施工需要导爆索联结，因此，现场施工麻烦；再就是炸药预裂，有可能引起通过裂隙导通的区域瓦斯爆炸，不安全。水力压裂若水压小，裂隙扩张有限，预裂效果不好；若水压大，高压水会从较大的裂隙中流出，预裂不均匀，效果不好；且高压水在煤层中的流动不可控制。水力冲孔是通过水力冲刷钻孔，扩大钻孔直径的同时冲洗钻孔壁的煤粉，使钻孔壁有更好的渗透性，由于该方法对于提高煤层透气性效果甚小，目前基本不再采用。开采解放层由于煤层赋存条件的限制，往往临近解放层厚度很小，难于开采，或者煤质较差，没有开采价值，甚至许多煤层没有临近解放层，使得该技术无法使用。水力割缝受设备的限制，使得该项技术的实施工艺复杂，难以在现场推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法，解决目前低渗透性煤层瓦斯抽采半径小且效果较差的技术问题。

本发明提供一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法，包括以下步骤：

步骤一、煤体力学性质测定

在待开采煤层中取煤样，测定煤体的抗压强度，确定待开采煤层靠近轨道顺槽、胶带顺槽部位煤体压酥带深度；

步骤二、确定高压气体注气的最高注气压力

将煤体的抗压强度除以1.5作为后续高压气体注气的最高注气压力；

步骤三、煤体钻孔

分别沿轨道顺槽、胶带顺槽的延伸方向向待开采煤层中等间距水平钻孔，钻孔的深度为采煤工作面长度的0.3倍，钻孔的垂直高度为采煤工作面高度的0.5倍；

步骤四、不耦合装药

采用不耦合装药方式向钻孔内装入炸药；

步骤五、钻孔内预留高压管路

钻孔内预留高压管路，高压管路位于钻孔内的长度为钻孔深度的0.5至0.6倍，高压管路的末端伸出钻孔；

步骤六、钻孔封孔