[发明专利]一种低渗透性易自燃煤层阻化剂高效注入方法

说明书

本发明提出一种低渗透性易自燃煤层阻化剂高效注入方法，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、注阻化剂。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，使低渗透性易自燃煤层注入阻化剂的半径增大，极大提高低渗透性易自燃煤层阻化剂的注入效果。

技术领域

本发明涉及煤层防灭火技术领域，特别是涉及一种低渗透性易自燃煤层阻化剂高效注入方法。

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。煤层自燃造成的火灾是煤矿生产中的主要灾害之一。煤层自燃不仅会产生大量有毒有害气体，诱发瓦斯爆炸和煤尘爆炸威胁工作人员生命安全，还烧毁和冻结了大量煤炭资源及设备，造成巨大的损失。最新统计显示，我国有自然发火危险的矿井约占矿井总数的56％。近年来我国经济高速发展，对能源的需求越来越大。这一方面推动了煤矿高产高效发展，另一方面随着开釆强度加大，尤其是综采放顶煤技术被普遍应用于厚煤层，煤层自燃事故发生呈现上升趋势。人们通过对煤自燃机理的研究，分析煤层自然发火的规律，制定出了一系列防治煤层自燃的措施，包括均压堵漏、注浆、注阻化剂、注惰气、注凝胶和泡沫材料等，其中注阻化剂是防止煤层自燃最有效的措施。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，同时易自然矿井由于煤层渗透性较低，造成煤层防灭火困难，这些问题都严重阻碍了我国煤矿高效安全开采。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，需要对低渗透性易自燃煤层阻化剂高效注入方法进行研究。

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易自燃煤层阻化剂高效注入方法，解决目前低渗透性易自燃煤层阻化剂注入半径小且效果较差的技术问题。

本发明提供一种低渗透性易自燃煤层阻化剂高效注入方法，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