[发明专利]基于相变储热材料的煤层瓦斯强化抽采方法及抽采系统

说明书

本发明公开了一种基于相变储热材料的煤层瓦斯强化抽采方法及其系统，抽采方法包括钻孔、建立抽采系统、加热煤层和开采瓦斯四个步骤；抽采系统包括存储仓和计量器，存储仓和计量器接通，且计量器上连接有伸入煤层的输送钢管；还包括瓦斯管网，瓦斯管网上连接有伸入煤层的瓦斯抽采管；存储仓用来存储相变储热材料，计量器用来对输送的相变储热材料进行流量统计和显示，以将温度控制的情况进行量化掌握。本发明的有益效果是，利用相变储热材料放热对煤层进行加热，以保持在一定的温度范围，帮助煤层里面的水分蒸发，疏通瓦斯的流动通道，同时也加快瓦斯的流动扩散，提高了开采效率，避免了开采的风险。

技术领域

本发明属于瓦斯开采技术领域，特别涉及一种基于相变储热材料的煤层瓦 斯强化抽采方法及抽采系统。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，与采煤伴生的瓦斯灾害是一直是制约煤矿安全生 产的一大难题。随着开采深度和开采强度的不断增加，井下瓦斯涌出量越来越 大，瓦斯超限频发，瓦斯突出和瓦斯爆炸危险性日益严重。高效抽采煤层瓦斯 是防治瓦斯灾害的根本性办法。

在煤层增透强化瓦斯抽采方面，国内外常用的瓦斯治理措施主要包括松动 爆破和水力压裂。以上两种能在一定程度上促进瓦斯抽采，但普遍存在影响范 围小、作用效果有限的问题，无法满足煤矿生产需要。其中，松动爆破还容易 诱导大量瓦斯突然释放，引发瓦斯次生灾害；水力压裂致裂煤体后，煤中残留 大量水分，由此会堵塞瓦斯流动通道，阻挡瓦斯解吸、渗流、扩散，不利于瓦 斯抽采，瓦斯灾害也难以得到有效防治。因此，针对现有瓦斯抽采技术的不足， 急需一种新型瓦斯抽采方法，大幅提高瓦斯抽采效果，以满足煤矿安全生产需 要。

物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态变到另外一种状态叫相变。 相变的形式有以下四种：(1)固-液相变；(2)液-汽相变；(3)固-汽相变； (4)固-固相变。相变过程中伴有能量的吸收或释放，我们就可以利用相变过 程中有能量的吸收和释放现象，利用相变材料来存储能量。

相变储能材料有多种，如由上海工程技术大学申请，专利号为ZL201510742887.6，名称为一种复合相变储能材料及其制备方法就提供了其中 一种，又如由沈阳化工研究院有限公司申请，专利号为ZL201510259828.3，名 称为一种改性二氧化硅定型相变储能材料及其制备方法又提供了一种。

发明内容

有鉴于现有技术中影响煤层范围小、作用效果有限、次生灾害和堵塞瓦斯 流动通道的问题，本发明提供一种基于相变储热材料的煤层瓦斯强化抽采方法， 所要解决的技术问题增大对煤层的影响范围，避免瓦斯突然释放造成的次生灾 害，避免堵塞煤层中瓦斯流动的通道，进而大幅度提高瓦斯抽采效果，以满足 煤矿安全生产需要。

本发明的目的之一是提供一种基于相变储热材料的煤层瓦斯强化抽采方 法，包括如下步骤：

1)钻孔：在煤层中施工一个瓦斯抽采孔，在所述瓦斯抽采孔的底端再施工 一个煤层预热孔；

2)建立抽采系统：在所述煤层外设置有用于储存相变储热材料的存储仓， 该存储仓接通有输送钢管，且该输送钢管伸入到所述煤层预热孔内部，所述煤 层外还设置有瓦斯管网，该瓦斯管网上连接有瓦斯抽采管，该瓦斯抽采管伸入 到瓦斯抽采孔内；抽采系统连接完成后，用封孔器对瓦斯抽采孔进行密封；

3)加热煤层：通过存储仓和输送钢管向煤层预热孔内输入相变储热材料， 利用相变储热材料的温度高于所述煤层的温度来对该煤层进行加热；

4)开采瓦斯：保持瓦斯抽采管到瓦斯管网的接通通畅，所述煤层中的瓦斯 通过瓦斯抽采孔流入到瓦斯抽采管，并进入到瓦斯管网。