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CN114482932A - 一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法 - Google Patents

一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,目标是在已开采15号煤层向上穿层钻孔过含瓦斯14、13号煤层至高瓦斯9号煤层,分两段进行14、13号和9号煤层瓦斯高效抽采。主要包括如下步骤:使用钻机钻孔,上下封隔器进行14、13号煤层封孔,液氮泡沫加砂冲裂14、13号煤层,卸压抽采14、13号煤层瓦斯,解除14、13号煤层封隔器封孔,对9号高瓦斯煤层进行上、下封隔器封孔,液氮泡沫加砂冲裂9号煤层,卸压抽采9号煤层瓦斯。本发明能够实现煤矿井下多煤层的瓦斯分段抽采,提升煤矿瓦斯抽采效果,提高瓦斯抽采率,保证煤矿安全生产,避免资源浪费,实现煤矿瓦斯抽采的安全、高效。

Description

一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法
技术领域
本发明主要涉及煤矿井下瓦斯抽采领域,具体涉及到一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,适用于煤矿井下钻孔分段抽采不同煤层的瓦斯,实现预定煤层瓦斯的高效抽采。
背景技术
目前,我国煤矿总体瓦斯抽采效果不佳,具体表现为瓦斯抽采率低,既不利于煤矿安全生产,又造成了大量资源的浪费。2020年我国重点煤矿的抽采率仅为40%左右,导致我国煤矿瓦斯抽采率低的原因来自两个方面:一方面是客观原因,煤层透气性低,且煤层较软,瓦斯抽采难度大,严重影响抽采效果;另一方面是主观原因,主要表现为抽采时间短,钻孔工程量不足,封孔质量差,抽采方法单一,抽采系统不匹配和管理不到位。
本发明能够在煤矿井下钻孔抽采多段煤层瓦斯,增加了煤层透气性,抽采时间更长,封孔效果优良,抽采方法新颖,大大增加了煤矿瓦斯抽采率的同时,保证了煤矿瓦斯工程量缩小,工序简化,实现煤矿瓦斯抽采的高效进行。
发明内容
本发明针对煤矿瓦斯抽采效果不佳,瓦斯抽采率低,影响煤矿安全生产、资源浪费等问题,提出了一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,旨在提高煤矿瓦斯的抽采效果,提高瓦斯抽采率,保证煤矿安全生产,避免资源浪费,实现煤矿瓦斯抽采的高效进行。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:本发明公开了一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,目标是在已开采的15号煤层向上穿层钻孔过含瓦斯14、13号煤层至高瓦斯9号煤层,分两段进行14、13号和9号煤层瓦斯的高效抽采;主要包含如下步骤:使用钻机钻孔,上下封隔器进行14、13号煤层封孔,液氮泡沫加砂冲裂14、13号煤层,卸压抽采14、13号煤层瓦斯,解除14、13号煤层封隔器封孔,对9号高瓦斯煤层进行上、下封隔器封孔,液氮泡沫加砂冲裂9号煤层,卸压抽采9号煤层瓦斯。
一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、使用钻机向上钻倾角为75°的上向钻孔依次穿过含瓦斯的14、13号邻近煤层直达高瓦斯的9号煤层顶板上方1m处,钻孔直径为91mm,带钻孔完成后,收回钻机。
步骤二、在13号煤层顶板上方1m处和14号煤层底板下方1m处,各使用一个直径为91mm的封隔器对上向钻孔进行封孔,使用液体对封隔器进行充压,封隔强度达20MPa以上,封隔钻孔。
步骤三、根据煤层瓦斯赋集程度选择直径为30~60mm的两用高压管,与下封隔器相连,并出露50mm左右,采用液氮泡沫加砂冲裂法,将两用高压管和高压泵相连,连接处安装压力表和阀门,注入高压液进行压裂14、13号煤层,裂隙呈树根状,待压裂至满足瓦斯抽采要求后,回转阀门进行回液卸压,待回液完成后,关闭阀门,撤去高压泵。
步骤四、将两用高压管与瓦斯抽采管连接,在连接处设置流量计和阀门,检查气密性良好后,实行卸压抽采斯,并时刻监测流量计瓦斯浓度显示,当14、13号煤层瓦斯抽采浓度低于0.5%以下时,关闭阀门,停止抽采。
步骤五、将14、13号煤层处封隔器卸压,抽回封隔器中液体,将上封隔器送至9号煤层顶板上方1m处,下封隔器送至9号煤层底板下方1m处,充压封孔。
步骤六、与步骤三煤层冲裂法相同,对9号煤层进行冲裂。
步骤七、与步骤四瓦斯抽采法相同,对9号煤层进行瓦斯抽采。
步骤八、待所有煤层瓦斯均抽采完毕后,先收回瓦斯抽采管,然后对封隔器卸压回收;完成了对9号高瓦斯煤层和14、13号含瓦斯煤层的分段抽采。
进一步,在步骤一中,钻孔直径选择除91mm外,还根据实际可以选择75mm、110mm等钻孔直径,封隔器直径也相应变化选择。
进一步,在步骤三中,两用高压管的用途是既用作注回压裂液的高压软管,又用作瓦斯抽采时的抽采管。
进一步,在步骤四中,停止抽采时刻瓦斯显示浓度指标可以根据实际生产相应做出相应改变。
本发明的有益效果:本发明巧妙地利用封隔器对上向钻孔进行封孔且能有效回收,可以避免抽采瓦斯后对已压裂煤层使用水泥浆进行侧壁封孔的耗时耗力;采用液氮加砂冲裂法,有效增大了煤层渗透率,提升瓦斯抽采率;采用两用高压管,既能作压裂时的高压软管,又能作抽采瓦斯用的抽采管,避免了即设高压软管又是抽采管造成的空间浪费,节约人力物力,提高了抽采效率。
附图说明
图1为一种穿层钻孔抽采含瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法示意图。
图2为一种穿层钻孔抽采含瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法中13号与14号煤层抽采示意图。
图中:(1)为已开采15号煤层;(2)为含瓦斯14号煤层;(3)为含瓦斯13号煤层;(4)为高瓦斯9号煤层;(5)为上向钻孔;(6)为上封隔器;(7)为下封隔器;(8)为封隔器注回液管;(9)为两用高压管;(10)为阀门;(11)为封隔器用高压泵;(12)为岩层。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。
本发明提供的一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,包括如下步骤:
步骤一、使用钻机向上钻倾角为75°上向钻孔(5)依次穿过含瓦斯的14号煤层(2)、13号含瓦斯煤层(3)直达高瓦斯9号煤层(4)顶板上方1m处,钻孔(5)直径为91mm,带钻孔完成后,收回钻机。
步骤二、在13号煤层(3)顶板上方1m处和14号煤层(2)底板下方1m处,各使用一个直径为91mm封隔器(6、7)对上向钻孔(5)进行封孔,使用液体对封隔器(6、7)进行充压,封隔强度达20MPa以上,封隔钻孔(5)。
步骤三、根据煤层瓦斯富集程度选择直径为30~60mm的两用高压管(9),与下封隔器(7)相连,并出露50mm左右;采用液氮泡沫加砂冲裂法,将两用高压管(9)和高压泵相连,连接处附上压力表和阀门(10),注入高压液进行压裂14、13号煤层(2、3),裂隙呈树根状;待压裂至满足瓦斯抽采要求后,回转阀门(10)进行回液卸压,待回液完成后,关闭阀门(10),撤去高压泵。
步骤四、将两用高压管(9)与瓦斯抽采管连接,在连接处设置流量计和阀门(10),检查气密性良好后,实行卸压抽采斯,并时刻监测流量计瓦斯浓度显示,当14、13号煤层(2、3)瓦斯抽采浓度低于0.5%以下时,关闭阀门,停止抽采。
步骤五、将14、13号煤层(2、3)处封隔器(6、7)卸压,抽回封隔器(6、7)中的气体或液体,将上封隔器(6)送至9号煤层(4)顶板上方1m处,下封隔器(7)送至9号煤层(4)底板下方1m处,充压封孔。
步骤六、与步骤三煤层冲裂法相同,对9号煤层(4)进行冲裂。
步骤七、与步骤四瓦斯抽采法相同,对9号煤层(4)进行瓦斯抽采。
步骤八、待所有煤层瓦斯均抽采完毕后,先收回瓦斯抽采管,然后对封隔器(6、7)卸压回收,完成了对9号高瓦斯煤层(4)和14、13号含瓦斯煤层(2、3)的分段抽采。
进一步,在步骤一中,钻孔(5)直径选择除91mm外,还根据实际可以选择75mm、110mm等钻孔直径,封隔器(6、7)直径也相应变化选择。
进一步,在步骤三中,两用高压管(9)的用途是既用作注回压裂液的高压软管,又用作瓦斯抽采时的抽采管。
进一步,在步骤四中,停止抽采时刻瓦斯显示浓度指标可以根据实际生产相应做出相应改变。

Claims (4)

1.一种穿层钻孔过瓦斯煤层实现预定煤层瓦斯抽采方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、使用钻机向上钻倾角为75゜的上向钻孔依次穿过含瓦斯的14、13号邻近煤层直达高瓦斯的9号煤层顶板上方1m处,钻孔直径为91mm;带钻孔完成后,收回钻机;
步骤二、在13号煤层顶板上方1m处和14号煤层底板下方1m处,各使用一个直径为91mm的封隔器对上向钻孔进行封孔,可使用气体或液体对封隔器进行充压,封隔强度20MPa以上,封隔钻孔;
步骤三、根据煤层瓦斯富集程度选择直径为30~60mm两用高压管,与下封隔器相连,并出露50mm左右,采用液氮泡沫加砂冲裂法,将两用高压管和高压泵相连,连接处附上压力表和阀门,注入高压液进行压裂14、13号煤层,裂隙呈树根状;待压裂至满足瓦斯抽采要求后,回转阀门进行回液卸压,待回液完成后,关闭阀门,撤去高压泵;
步骤四、将两用高压管与瓦斯抽采管连接,在连接处设置流量计和阀门,检查气密性良好后,实行卸压抽采斯,并时刻监测流量计瓦斯浓度显示,当14、13号煤层瓦斯抽采浓度低于0.5%以下时,关闭阀门,停止抽采;
步骤五、将14、13号煤层处封隔器卸压,抽回封隔器中的气体或液体,将上封隔器送至9号煤层顶板上方1m处,下封隔器送至9号煤层底板下方1m处,充压封孔;
步骤六、与步骤三煤层冲裂法相同,对9号煤层进行冲裂;
步骤七、与步骤四瓦斯抽采法相同,对9号煤层进行瓦斯抽采;
步骤八、待所有煤层瓦斯均抽采完毕后,先收回瓦斯抽采管,然后对封隔器卸压回收;完成了对9号高瓦斯煤层和14、13号含瓦斯煤层的分段抽采。
2.进一步,在步骤一中,钻孔直径选择除91mm外,还根据实际可以选择75mm、110mm等钻孔直径,封隔器直径也相应变化选择。
3.进一步,在步骤三中,两用高压管用途是既用作注回压裂液的高压软管,又用作瓦斯抽采时的抽采管。
4.进一步,在步骤四中,停止抽采时刻瓦斯显示浓度指标可以根据实际生产相应做出改变。
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