[发明专利]一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种瓦斯抽采技术，尤其涉及一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是造成煤矿生产过程事故的重要原因之一。随着煤矿开采水平的延伸，地应力增加，瓦斯压力升高，造成局部区域瓦斯积聚，煤与瓦斯突出危险性也越来越严重，瓦斯防治难度也越来越大。瓦斯抽、排(瓦斯抽采和瓦斯抽采)是防治瓦斯的主要技术措施之一，但是对于低透气性煤层，瓦斯抽、排效果较差，达不到瓦斯治理的目的。中国煤矿瓦斯抽采技术虽有很大发展，但由于我国煤矿开采采煤量大，具有瓦斯抽采系统矿井的产煤量仅占煤矿开采总产量的15.1％，抽采瓦斯量仅占开采矿井瓦斯涌出量的10.2％，故抽采瓦斯工作应进一步加强，并且存在工程量大、作业时间长、技术要求高的问题，而且在采煤工作面作业往往带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，该方法能有效、安全的抽采煤层中积聚的瓦斯。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤层中瓦斯抽采的方法，包括对采煤工作面中的煤层进行钻孔，使用膨胀材料进行煤层压裂，再通过抽采钻孔进行瓦斯抽采。

所述的膨胀材料对煤层压裂瓦斯抽采的步骤：

a、钻孔阶段：根据煤层的自由度及硬度，在煤层上布置膨胀钻孔和抽采钻孔，所述钻孔孔径为25-100mm，孔深为50-180m，钻孔之间的间距为2-10m；

b、配制阶段：选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比，配制膨胀剂的水灰比为0.2-0.35，根据钻孔的倾斜度进行配比，将膨胀材料先用纸包装成圆柱状，浸水后填入钻孔；

c、填孔阶段：在填装膨胀剂前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，煤层钻孔内的残余煤渣和水应用高压空气吹洗干净。将膨胀剂按一定比例间距压入膨胀钻孔内，并用封孔材料迅速堵口，膨胀材料反应后将煤层压裂；

d、抽采阶段：膨胀材料将煤层压裂后，煤层透气性增大，通过抽采钻孔进行抽采，瓦斯浓度降低。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于膨胀材料的瓦斯抽采的方法，由于使用膨胀材料对煤层进行静态压裂，具有安全性高，易操作，成本低的特点，膨胀过程中不会发生震动、噪音、粉尘和有毒气体。适用于各种煤矿的瓦斯抽采，尤其适用于低透性矿井的瓦斯抽采的处理。

附图说明

图1为本发明的钻孔于煤层工作面布置示意图；

图2是本发明膨胀钻孔膨胀材料充填示意图。

具体实施方式

本发明的基于膨胀材料的瓦斯抽采方法的具体实施方式是，包括对采煤工作面中的煤层进行钻孔，在膨胀钻孔注入膨胀剂对煤层进行静态压裂，增加煤层透气性，再通过抽采钻孔进行瓦斯抽采。

用膨胀材料对岩层进行静态压裂时，首先根据煤层的自由面及硬度，在煤层上布置膨胀钻孔和抽采钻孔；

然后选用膨胀材料，并根据膨胀材料的特性要求进行配制；

之后将配好的膨胀材料灌入膨胀钻孔，膨胀材料反应后将煤层破碎；

煤层被压裂后，瓦斯可以通过抽采钻孔和负压设备进行瓦斯抽采。

具体在布置膨胀钻孔和抽采钻孔时，最好遵循以下原则：

一般膨胀材料在施工时环境温度高、破碎孔直径大、水灰比小、孔距小时，开裂时间快、效力大；反之，开裂时间慢、效力小。因此，要根据现场条件及施工成本等综合考虑布孔的孔距和孔径。

具体实施，如图1所示，在煤层上垂直于工作面布置水平膨胀钻孔和抽采钻孔，间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装静态破碎剂，这样不装静态破碎剂的空孔便作为抽采钻孔。这种装药的方法可以采用从煤层两侧向内顺序破碎的方式，也可以采用一次破碎的方式。

钻孔时，膨胀钻孔应较中部的抽采钻孔适当密集，以确保周边介质先被破裂。

膨胀钻孔直径可在25-100mm之间的范围。按煤层实际情况进行优选膨胀钻孔孔的最优孔径为60mm。

膨胀钻孔的孔深最好在50-180m之间，根据煤层厚度和瓦斯积聚程度等进行优选尺最优为50-100m。

膨胀钻孔与抽采钻孔之间的间距最好为2-10m，根据煤层硬度优选尺寸，最优尺寸为4-6m，在布置膨胀钻孔的同时布置抽采钻孔，从而进行瓦斯抽采。

选用膨胀材料时，要根据不同的季节和温度，选用适合的膨胀材料；对膨胀剂进行配制时，根据破碎孔的倾斜度选择配比：配制膨胀剂的水灰比一般为0.2-0.35。