[发明专利]微生物与水力化联合增透技术相协同的煤层瓦斯治理方法

说明书

本发明公开了一种微生物与水力化联合增透技术相协同的煤层瓦斯治理方法，包括如下步骤：步骤1，在煤体中分别施工钻孔组，并在钻孔施工完成后对各钻孔进行水力割缝形成缝槽；步骤2，配置压裂液，压裂液为水和厌氧型甲烷氧化菌菌液的混合液，对各钻孔组的压裂钻孔进行水力压裂，对每个压裂钻孔采用分段压裂的方式，所述分段压裂是按照钻孔内由里到外的顺序进行逐段压裂；步骤3，压裂钻孔完成后，回收设备并关闭各压裂钻孔、导向钻孔及控制钻孔外接管上的球阀，保证钻孔及煤体内部裂隙不与外界空气沟通。本发明能够有效缓解矿井抽采能力紧张或不足的情况，并且可以从根本上消除煤体内部的甲烷，同时有效减少向大气中排放的甲烷量，保护生态环境。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯治理技术领域，特别是一种微生物与水力化联合增透技术相协同的煤层瓦斯治理方法。

背景技术

瓦斯抽采作为能够有效解决煤矿瓦斯问题的根本技术措施之一，已经被各煤矿普遍应用。但是，由于地质条件的原因，我国大多数煤层的赋存条件比较复杂、透气性比较差，从而导致煤层瓦斯抽采效率低下，进而严重影响煤炭的安全、高效开采。因此，为治理低渗透性煤层的瓦斯，国内外众多学者在煤层增透技术方面进行了大量研究，相关研究成果包括水力化增透技术(水力压裂、水力割缝、水力冲孔等)、爆破增透技术(深孔预裂爆破、松动爆破、CO₂相变致裂等)、化学改性增透技术(煤层酸化、增渗液等)等。上述煤层增透技术中，水力化增透技术的应用比较广泛，但是对于可解析瓦斯量小、瓦斯吸附性强的煤层，对其进行水力化增透措施后，虽然有效丰富了煤层内部的裂隙网络，使得煤层内部通过钻孔与外界的接触面积有效增加，但是由煤层所释放出的可解析瓦斯量非常有限，即使连接负压抽采系统，其抽采效果也并不理想，故导致煤层瓦斯含量的降低量非常有限，进而无法实现有效缩短抽采时间和降低钻孔工程量的目的。此外，受矿井泵站综合抽采能力的限制、抽采设备库存量不足等因素，可能会出现抽采设备的安装远远滞后巷道掘进或工作面回采的情况，此时仅靠排放钻孔来释放煤层内的瓦斯将会严重影响巷道掘进速度及煤炭的安全开采，特别是对于采掘接替比较紧张的矿井。此外，甲烷是一种温室气体，而现在大多数煤矿从煤层中所抽采的甲烷是直接排放到大气中的，因此将会对大气造成污染。为此，需要一种能够在抽采效率较低或无法进行抽采条件下能够有效治理低渗透性煤层内部瓦斯的环保型瓦斯治理方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种微生物与水力化联合增透技术相协同的煤层瓦斯治理方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：微生物与水力化联合增透技术相协同的煤层瓦斯治理方法，包括如下步骤：

步骤1，首先在煤体中分别施工钻孔组，每组钻孔组包括1个压裂钻孔、2个导向钻孔和2个控制钻孔，并在钻孔施工完成后对各钻孔进行水力割缝形成缝槽，各个缝槽之间形成主裂隙，沿主裂隙形成多条微裂隙，其中各个压裂钻孔、导向钻孔和控制钻孔分别与外接管相连，外接管上分别设有球阀；

步骤2，配置压裂液，压裂液为水和厌氧型甲烷氧化菌菌液的混合液，对各钻孔组的压裂钻孔进行水力压裂，对每个压裂钻孔采用分段压裂的方式，所述分段压裂是按照钻孔内由里到外的顺序进行逐段压裂；

步骤3，压裂钻孔完成后，回收设备并关闭各压裂钻孔、导向钻孔及控制钻孔外接管上的球阀，保证钻孔及煤体内部裂隙不与外界空气沟通，厌氧型甲烷氧化菌吸附在煤的表面和孔隙中，对煤微孔中吸附的CH₄进行驱离和置换，使吸附态CH₄变为游离态CH₄，从而方便厌氧型甲烷氧化菌对其进行转化，进而扩大厌氧型甲烷氧化菌消除煤体内部CH₄的范围。

进一步地，所述步骤1中钻孔施工完成后对各钻孔进行水力割缝是利用割缝-压裂一体化装置进行水力割缝。

进一步地，所述步骤1中每组钻孔组的布置为：压裂钻孔位于中间，压裂钻孔的外部两侧依次为导向钻孔和控制钻孔。