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CN106121604B - 一种利用co2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法 - Google Patents

一种利用co2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，采用三个阶段进行瓦斯及残余气体的驱除分别为：常规瓦斯抽采阶段，气相驱替阶段和水力驱替阶段；先进行瓦斯抽采，然后进行气相驱替阶段，最终水力驱替阶段；这样的方式能有效地提高煤层瓦斯的抽采效率，利用二氧化碳气体扩大了煤层瓦斯驱替的范围，提高了煤层的渗透性为水力驱替提供了便利条件，通过向煤层中注入改性水不仅吸收了煤层中多余的二氧化碳气体，又能深入煤体内部，提高煤层含水率。

Description

一种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法
技术领域
本发明涉及一种驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，具体是一种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法。
背景技术
目前煤层瓦斯气体是煤层开采中的主要危险源，大量瓦斯气体的聚集容易造成煤与瓦斯突出事故，同时在煤层采掘过程中，煤层中瓦斯气体的逸出也是井下生产的危险因素，因此煤层瓦斯抽采是防治煤层瓦斯灾害的有效手段。
为促进煤层瓦斯的高效抽采，大量技术人员提出了驱替煤层瓦斯，从而提高抽采效率，现行使用最为广泛的是水力驱替和惰性气体驱替。两者各有优缺点，水力驱替不仅能够驱替煤层中瓦斯气体，同时煤层水分增加有提高了煤层的强度同时也可以起到抑尘的作用，但是相比于气体，水分在煤层中的渗入能力较弱，因而水力驱替的有效范围并不理想，应用中钻孔间距较小施工量大。惰性气体（CO2）在驱除煤层瓦斯气体时效果较好，且影响范围较大。但是在瓦斯驱除过程中惰性气体又存留在煤层中，特别是吸附能力较强的CO2，该气体在煤层中吸附能力远超过瓦斯，造成了不可预知的二次隐患。如何高效驱除煤层中瓦斯气体，又不产生二次隐患成为了煤矿灾害防治的重点研究工作。由此可见，既能高效驱替煤层瓦斯又可以避免二次隐患的科学方法，能为煤层瓦斯防治工作提供有效的技术支持。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，不仅扩大了煤层瓦斯驱替的范围，提高煤层的渗透性为水力驱替提供便利条件；也通过水力驱替可吸收残余气体，避免二次隐患的发生。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，具体步骤为：
A、在煤层中选择无断层及无涌出水的区域，测量该区域煤层内瓦斯原始压力值，向区域煤层内打设至少三个钻孔，各个钻孔之间相隔10m～15m，完成后对各个钻孔连接抽采系统进行瓦斯抽采；
B、在瓦斯抽采过程中监测并记录抽采出的瓦斯浓度值，当各个钻孔平均抽采瓦斯浓度降低至初始抽采瓦斯浓度的50%时，对各个钻孔间隔停止瓦斯抽采，将停止抽采的钻孔与注CO2装置连接，其余钻孔正常进行瓦斯抽采；
C、开启注CO2装置向停止抽采的钻孔内注入CO2气体，其注气压力至少为该煤层瓦斯原始压力值的2倍，其余钻孔正常进行抽采工作；
D、监测并记录各个抽采钻孔中抽出的混合气体浓度值，当抽采出的混合气体中CO2气体浓度和CH4气体浓度比值升高至4:1时，关闭注CO2装置，其余钻孔正常进行抽采工作；
E、拆除注CO2装置，将注CO2的钻孔与抽采系统连接后开始抽采工作，各个钻孔持续抽采直至CO2气体和CH4气体混合浓度降至抽采出气体的5%以下时，断开注CO2钻孔与抽采系统的连接，将注液装置与上述断开的钻孔连接，所述注液装置注入的水溶液为碱性混合溶液；
F、注液装置采用低压缓注方式向钻孔内注水溶液，注水溶液压力为2MPa至4MPa，注水溶液量为该区域煤体质量的4%，所述该区域煤体质量为根据煤层厚度及该区域煤层范围得出该区域煤体体积乘以煤体密度，其余钻孔持续进行抽采工作；
G、当持续抽采的钻孔出现液体渗出时，停止注液装置工作，断开注水溶液钻孔与注液装置的连接，将注水溶液钻孔连入抽采系统，开始进行抽采，所有钻孔持续抽采直至开始采掘该区域煤层时移除抽采系统。
进一步，所述碱性混合溶液为饱和的NaOH水溶液。
进一步，所述各个钻孔之间相隔10m。
与现有技术相比，本发明采用三个阶段进行瓦斯及残余气体的驱除：常规瓦斯抽采阶段，气相驱替阶段和水力驱替阶段；先进行瓦斯抽采，然后进行气相驱替阶段，最终水力驱替阶段；这样的方式能有效地提高煤层瓦斯的抽采效率，利用二氧化碳气体扩大了煤层瓦斯驱替的范围，提高了煤层的渗透性为水力驱替提供了便利条件，通过向煤层中注入改性水不仅吸收了煤层中多余的二氧化碳气体，又能深入煤体内部，提高煤层含水率。
附图说明
图1是本发明的施工位置示意图。
图中：1、煤层，2、岩层。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例：如图1所示，本发明的具体步骤为：
A、在煤层中选择无断层及无涌出水的区域，测量该区域煤层内瓦斯原始压力值，向煤层内打设三个钻孔，分别为A钻孔、B钻孔和C钻孔，三个钻孔之间相隔10m～15m，完成后对三个钻孔连接抽采系统进行瓦斯抽采；
B、在瓦斯抽采过程中监测并记录抽采出的瓦斯浓度值，当各个钻孔平均抽采瓦斯浓度降低至初始抽采瓦斯浓度的50%时，对A钻孔和C钻孔停止瓦斯抽采，将A钻孔和C钻孔与注CO2装置连接，B钻孔正常进行瓦斯抽采；
C、开启注CO2装置向A钻孔和C钻孔内注入CO2气体，其注气压力至少为该煤层瓦斯原始压力值的2倍，B钻孔正常进行抽采工作；
D、监测并记录各个抽采钻孔中抽出的混合气体浓度值，当抽采出的混合气体中CO2气体浓度和CH4气体浓度比值升高至4:1时，关闭注CO2装置，B钻孔正常进行抽采工作；
E、拆除注CO2装置，将A钻孔和C钻孔与抽采系统连接后开始抽采工作，三个钻孔持续抽采直至CO2气体和CH4气体混合浓度降至抽采出气体的5%以下时，断开A钻孔和C钻孔与抽采系统的连接，将注液装置与A钻孔和C钻孔连接，所述注液装置注入的水溶液为碱性混合溶液；
F、注液装置采用低压缓注方式向A钻孔和C钻孔内注水溶液，注水溶液压力为2MPa至4MPa，注水溶液量为该区域煤体质量的4%，所述该区域煤体质量为根据煤层厚度及该区域煤层范围得出该区域煤体体积乘以煤体密度，B钻孔持续进行抽采工作；
G、当B钻孔持续抽采出现液体渗出时，停止注液装置工作，断开A钻孔和C钻孔与注液装置的连接，将A钻孔和C钻孔连入抽采系统，开始进行抽采，三个钻孔持续抽采直至开始采掘该区域煤层时移除抽采系统。
进一步，所述碱性混合溶液为饱和的NaOH水溶液。
进一步，所述三个钻孔之间相隔10m。

Claims (3)

1.一种利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，其特征在于，具体步骤为：
A、在煤层中选择无断层及无涌出水的区域，测量该区域煤层内瓦斯原始压力值，向区域煤层内打设至少三个钻孔，各个钻孔之间相隔10m～15m，完成后对各个钻孔连接抽采系统进行瓦斯抽采；
B、在瓦斯抽采过程中监测并记录抽采出的瓦斯浓度值，当各个钻孔平均抽采瓦斯浓度降低至初始抽采瓦斯浓度的50%时，对各个钻孔间隔停止瓦斯抽采，将停止抽采的钻孔与注CO2装置连接，其余钻孔正常进行瓦斯抽采；
C、开启注CO2装置向停止抽采的钻孔内注入CO2气体，其注气压力至少为该煤层瓦斯原始压力值的2倍，其余钻孔正常进行抽采工作；
D、监测并记录各个抽采钻孔中抽出的混合气体浓度值，当抽采出的混合气体中CO2气体浓度和CH4气体浓度比值升高至4:1时，关闭注CO2装置，其余钻孔正常进行抽采工作；
E、拆除注CO2装置，将注CO2的钻孔与抽采系统连接后开始抽采工作，各个钻孔持续抽采直至CO2气体和CH4气体混合浓度降至抽采出气体的5%以下时，断开注CO2钻孔与抽采系统的连接，将注液装置与上述断开的钻孔连接，所述注液装置注入的水溶液为碱性混合溶液；
F、注液装置采用低压缓注方式向钻孔内注水溶液，注水溶液压力为2MPa至4MPa，注水溶液量为该区域煤体质量的4%，所述该区域煤体质量为根据煤层厚度及该区域煤层范围得出该区域煤体体积乘以煤体密度，其余钻孔持续进行抽采工作；
G、当持续抽采的钻孔出现液体渗出时，停止注液装置工作，断开注水溶液钻孔与注液装置的连接，将注水溶液钻孔连入抽采系统，开始进行抽采，所有钻孔持续抽采直至开始采掘该区域煤层时移除抽采系统。
2. 根据权利要求1 所述的利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，其特征在于，所述碱性混合溶液为饱和的NaOH水溶液。
3. 根据权利要求1 所述的利用CO2和改性水驱除煤层瓦斯及残余气体的方法，其特征在于，所述各个钻孔之间相隔10m。
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