[发明专利]一种利用抽采的瓦斯致裂煤体并驱替瓦斯的方法与系统

权利要求书

1.一种利用抽采的瓦斯致裂煤体并驱替瓦斯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

①根据煤层倾角施工用于瓦斯抽采的若干个钻孔，若干个钻孔施工结束后，采用高压注水泥浆法对瓦斯抽采钻孔进行密封；

②每五个钻孔为一组，第一钻孔(2)、第二钻孔(37)、第三钻孔(38)、第四钻孔(39)、第五钻孔(40)接入瓦斯汇集管(36)，其中第二钻孔(37)至第五钻孔(40)封孔管(3)上的控制阀打开，将第一钻孔(2)的注气接头(4)与注气管(6)相连；

③依次打开第五控制阀(30)、第四控制阀(28)、第三控制阀(26)和第一控制阀(5)，此时为瓦斯抽采初期，瓦斯浓度接近100％，第二瓦斯浓度测量仪(29)将瓦斯浓度信号传递给控制器(18)，当控制器(18)接收到的第二瓦斯浓度测量仪(29)的瓦斯浓度高于30％时，控制器(18)通过数据线传递信号打开第一智能球阀(7)，延迟30s后，控制器(18)通过数据线传递信号依次打开气体增压泵(12)和离心泵(13)；第二钻孔(37)、第三钻孔(38)、第四钻孔(39)、第五钻孔(40)的瓦斯在离心泵(13)的抽采负压作用下，经过除杂装置(32)、旁通管(19)、增压管(14)、注气管(6)、注气接头(4)后由封孔管(3)注入第一钻孔(2)内，第一钻孔(2)附近煤体受到来自注气压力与第二钻孔(37)的抽采负压方向相同，形成合力致裂煤体，注气时间为3-5h；

④拆除与第一钻孔(2)的封孔管(3)连通的注气管(6)，并将第一钻孔(2)的封孔管(3)与瓦斯汇集管(36)相连，然后将第二钻孔(37)与瓦斯汇集管(36)分离，第二钻孔(37)的封孔管(3)通过其上的注气接头(4)与注气管(6)连通，重复步骤③，直至完成第一钻孔(2)至第五钻孔(40)的注气致裂煤体与驱替瓦斯工作；

⑤将第一钻孔(2)至第五钻孔(40)均连接至瓦斯汇集管(36)，通过控制器(18)打开第四智能球阀(33)，进行瓦斯抽采，瓦斯时间为4-6d；

⑥将步骤②、③、④、⑤重复5-7次，在此过程中，第一钻孔(2)至第五钻孔(40)周围煤体经历了瓦斯正压致裂、正负压变换的瓦斯动力疲劳致裂与瓦斯驱替，然后通过控制器(18)打开第四智能球阀(33)，进行正常的瓦斯抽采，并将注气管(6)保持与第一钻孔(2)的注气接头(4)相连；

⑦在瓦斯抽采过程中，当第二瓦斯浓度测量仪(29)测得瓦斯浓度低于30％，第二瓦斯浓度测量仪(29)测得瓦斯浓度信号通过数据线传递给控制器(18)，控制器(18)关闭第四智能球阀(33)并打开第三智能球阀(24)，然后依次打开第四控制阀(28)和第一控制阀(5)，延迟30s后，控制器(18)通过数据线传递信号依次打开气体增压泵(12)和离心泵(13)，瓦斯经过除氧装置(23)和除氮装置(22)，当第一瓦斯浓度测量仪(21)测得瓦斯浓度低于30％，控制器(18)通过数据线传输信号打开第二智能球阀(10)，瓦斯回流到瓦斯汇集管(36)，直至第一瓦斯浓度测量仪(21)测得瓦斯浓度高于30％，控制器(18)通过数据线传递信号打开第一智能球阀(7)，浓度高于30％的瓦斯被注入第一钻孔(2)内，注入气体压力为1-3MPa，注气时间为2-3h；

⑧拆除与第一钻孔(2)的封孔管(3)连通的注气管(6)，并将第一钻孔(2)与瓦斯汇集管(36)相连，然后将第二钻孔(37)与瓦斯汇集管(36)分离，将第二钻孔(37)的注气接头(4)与注气管(6)相连，重复步骤⑦，依次循环，直至完成第一钻孔(2)至第五钻孔(40)的利用抽采的瓦斯致裂煤体并驱替瓦斯；

⑨将第一钻孔(2)至第五钻孔(40)均连接至瓦斯汇集管(36)，通过控制器(18)打开第四智能球阀(33)，进行瓦斯抽采，瓦斯时间为2-3d；

⑩重复步骤⑦、⑧和⑨，直至煤层瓦斯含量达到开采要求，在此过程中确保抽采瓦斯浓度不影响瓦斯利用。

2.根据权利要求1所述的利用抽采的瓦斯致裂煤体并驱替瓦斯的方法，其特征在于，步骤③中经气体增压泵(12)增压后，注入第一钻孔(2)的气体压力为5-8MPa。