[发明专利]一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法，尤其对瓦斯含量较大，且残存瓦斯含量较高的煤层，效果更加显著。

背景技术

瓦斯是煤的伴生气体产物，又称煤层气。它是一种赋存于本煤层及其煤层围岩石中的自生自储或气藏的天然气。煤中瓦斯有三种赋存状态：吸附、吸收、游离状态。瓦斯抽采主要通过卸压抽采煤层中的游离态和部分吸附态的瓦斯，但我国煤层瓦斯具有微孔隙、低渗透率、高吸附的特性，高瓦斯低透气性煤层随开采深度的增加也在逐年增加，瓦斯涌出量越来越大，瓦斯爆炸与瓦斯突出危险的威胁越来越严重。预抽煤层瓦斯是预防瓦斯灾害的治本措施。常规的方法都是通过打本煤层钻孔或者穿层钻孔抽采煤层中的瓦斯。常用的措施是密打钻、严封孔、高负压，其实常规的方法有效影响范围小，施工钻孔量大，且抽采效率低下，对于高瓦斯低透气性煤层难以达到理想效果。

常规的瓦斯抽采方法若要做到抽采达标，需要采取措施增加单孔产气量，扩大单孔抽采半径，减少工作量，增加抽采效果。目前采用使用较多的增透增产措施有深孔松动爆破、水射流割缝技术、水力挤出、水力冲孔技术和井下煤层水力压裂技术等。但这些技术普遍存在作量大、施工工艺复杂、抽采效率低等问题。并且水力化措施虽然可以实现煤层卸压，但部分地方会出现应力集中，影响安全生产。

发明内容

本发明的目的是克服上述瓦斯抽采过程中遇到的问题，提供一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法，可增加煤层瓦斯的解吸量，减少采掘时瓦斯涌出量，显著提升单孔抽采能力，缩短抽采时间。

    为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法，包括如下步骤：（一）实验室测量煤层的物理化学性质，初步设计几组红外参数方案；（二）沿煤层掘出底抽巷或者顶抽巷，然后从底抽巷或顶抽巷向煤层打改造孔，并在改造孔侧边布置抽采钻孔，改造孔和抽采钻孔均为钻穿煤层的穿层钻孔，并且改造孔以及位于改造孔侧边的抽采钻孔组成一个施工单元；（三）将红外线辐射管放置到改造孔的煤层段，红外线辐射管用于发射红外光波并照射改造孔外周圈煤层，对改造孔和抽采钻孔均分别利用封孔管进行封孔作业并将封孔管接到瓦斯抽采管路上，红外线辐射管的红外控制线从改造孔的封孔管中穿出并连接到红外控制器上，（四）打开红外控制器，利用改造孔中的红外线辐射管分别在每组红外参数方案下发射红外光波并照射及加热改造孔外周圈煤层，并在记录每组红外参数方案下的抽采瓦斯浓度和抽采量；（五）对比不同组红外参数方案下的抽采瓦斯浓度和抽采量，选择最优红外参数方案，在最优红外参数方案下对施工单元实施瓦斯抽采。

在步骤（三）中，改造孔的封孔管先接到三防装置上，然后再连接抽采管。

改造孔中安放的红外线辐射管为矿用本安防爆型红外线辐射管。

红外线辐射管发射的红外光的波长在0.760μm ~1000μm之间。

 所述抽采钻孔的布置是由现场测试的红外线辐射管的红外作用半径R₁和抽采钻孔的抽采半径R₀决定，当R₁<3R₀时，布置一个抽采钻孔，当R₁>3R₀时，布置两个抽采钻孔。

本发明所述的一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法，采用了红外控制器和红外线辐射管，红外线辐射管可以发射红外光波，当红外光照射到煤体时，煤体吸附红外线后进行二次热辐射，由于红外线具有较强的穿透能力，所以红外线辐射管发出的红外光波的作用范围比较大，红外光波对煤基质表面吸附的瓦斯进行扰动，增加瓦斯的动能，降低煤的吸附势垒，煤的吸附能力减弱，同时促进煤中瓦斯的解吸，增加解吸量，减少煤中瓦斯的残存量，实验结果表明红外作用下的煤样是不做处理的煤样解吸量的1.2~1.8倍，从而有效的提高了煤层瓦斯的抽采速度，缩短抽采时间。并且本发明所述的一种红外提高煤层瓦斯抽采率的方法，方法简单，操作容易，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是红外线辐射管与改造孔的结构示意图；

图2是实施例1的结构示意图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是实施例2的结构示意图。

图5是图4中的B-B剖视图。

具体实施方式

实施例1：