[发明专利]一种矿井开采层瓦斯抽放方法

说明书

技术领域

本发明属于煤系地层瓦斯抽放技术领域，具体涉及一种在脉冲高压电场作用下对矿井开采层进行瓦斯抽放的方法。

背景技术

瓦斯抽放或抽采是现行解决矿井瓦斯涌出超限的主要方法。在煤层开采过程中，对于瓦斯涌出量较大的开采层掘进工作面，采用边掘边抽或先抽后掘方法抽放瓦斯；对于容易抽放或可以抽放的开采层回采工作面，采用顺层、穿层和交叉钻孔方法预先抽放瓦斯；对于较难抽放的开采层回采工作面，采用密集顺层钻孔、密集网格穿层钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔预裂爆破和高压水射流扩孔等强化方法抽放瓦斯。

这些抽放瓦斯强化方法的强化本质均是使开采层卸压，增大开采层煤体的比表面积、孔容孔径、孔隙率等孔裂隙结构，导致开采层煤层透气性系数增大，从而提高瓦斯抽放率，减少开采层这部分瓦斯向工作面涌出超限。但对于较难抽放的开采层，这些强化方法均存在钻孔工程量大、工艺复杂且受煤层水文地质条件约束等缺陷，使得这些强化方法在许多矿井的较难抽放开采层工作面难以推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，在现有容易抽放或可以抽放开采层瓦斯抽放工艺的基础上，提供一种在脉冲高压电场作用下对矿井开采层进行瓦斯抽放的方法，以此达到开采层工作面瓦斯涌出不超限，有效解决开采层这部分瓦斯的抽放问题。

为达到上述目的，本发明采用如下解决方案：一种矿井开采层瓦斯抽放方法，其特征在于：它包括以下步骤：

Ⅰ、在开采层（1）的瓦斯抽放垂直钻孔（2）和瓦斯抽放斜交叉钻孔（3）内布置铁质绝缘电极（4），铁质绝缘电极（4）直径为16mm～24mm，长度分别与瓦斯抽放垂直钻孔（2）和瓦斯抽放斜交叉钻孔（3）的钻孔长度相同；

Ⅱ、本安型脉冲高压电源（6）的一接线端连接铁质绝缘电极（4），另一接线端接地，本安型脉冲高压电源（6）的输出功率范围为4kW～2000kW，输出电压范围为660V～400 kV，保护电流为5A；

Ⅲ、根据开采层回采工作面和掘进工作面计量仪（10）的瓦斯监测值，计算开采层回采工作面和掘进工作面的瓦斯抽放率，当瓦斯抽放率为0～30%和30%～70%时，本安型脉冲高压电源（6）的输出功率范围依次为50kW～2000kW和4kW～50kW，抽放时间为2～9个月。

与现有矿井开采层瓦斯抽采方法相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明在现有容易抽放或可以抽放开采层瓦斯抽放工艺的基础上，采用脉冲高压电场瓦斯抽放方法解决较难抽放开采层瓦斯抽放问题。其主要原理为：1) 脉冲高压电场作用能够降低开采层瓦斯的吸附能力，使得煤体游离态瓦斯增加；2) 脉冲高压电场作用能够增加开采层煤体的瓦斯有效渗流通道，使得煤体透气性系数增加，且在一定的脉冲高压电场范围内透气性系数随着电场强度的增加而增加。因此，使用本发明抽放方法可以提高瓦斯抽放率，对于较难抽放的开采层，抽放率可以提高15%～30%；

2、本发明一种矿井开采层瓦斯抽放方法，广泛用于高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的开采层回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出超限等方面。

附图说明

图1、开采层回采工作面瓦斯抽放方法中的脉冲高压电场布置俯视图

图2、开采层回采工作面瓦斯抽放方法中的脉冲高压电场布置正视图

图3、开采层掘进工作面瓦斯抽放方法中的脉冲高压电场布置俯视图

图中：1、开采层     2、瓦斯抽放垂直钻孔    3、瓦斯抽放斜交叉钻孔

4、铁质绝缘电极      5、矿用防爆阻燃导线       6、本安型脉冲高压电源

7、接地柱    8、掘进巷道    9、钻场     10、计量仪    11、抽放管路

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

如图1、2所示，某矿２^#煤层工作面瓦斯主要来源于开采层1，为较难抽放煤层。原采用本煤层瓦斯抽放为主，采空区抽放为辅，预抽与边采边抽相结合。在回采工作面回风顺槽布置交叉钻孔高负压抽放，瓦斯抽放垂直钻孔2开孔高度1.5m，瓦斯抽放斜交叉钻孔3开孔高度1.8m，钻孔深度均为90m，实际抽放率为20%。在此基础上采用本发明方法进行开采层回采工作面瓦斯抽放，其步骤为：

Ⅰ、在２^#煤开采层1的瓦斯抽放垂直钻孔2和瓦斯抽放斜交叉钻孔3内布置铁质绝缘电极4，铁质绝缘电极4直径为16mm，长度分为90m；