CN110836123B - 一种基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法，首先垂直煤层巷帮施工相变致裂孔，在相变致裂孔两端10m位置处分别施工脉冲感应孔，在相变致裂孔内布置相变致裂管，在脉冲感应孔内布置瓦斯抽采管和脉冲传感器，脉冲传感器与监测站相连，相变致裂管通过减压器与液态二氧化碳储备站连接，减压器通过电缆与脉冲调频器连接，通过控制减压器将液态二氧化碳相变为气态二氧化碳，气态二氧化碳进入相变致裂孔内对煤层进行致裂，产生裂缝，通过控制脉冲波调频器，使气态二氧化碳产生脉冲效应，使气态二氧化碳对煤层进行脉冲波致裂，实现了基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采。通过基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法，瓦斯解吸量大、瓦斯抽采效果明显、成功率高、成本低，满足了煤矿现场区域瓦斯治理等工作的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法，属于煤矿井下区域瓦斯治理技术领域，尤其适用于在含水煤层的瓦斯抽采作业。
背景技术
我国煤矿地质条件复杂，高瓦斯煤层占50％-70％，而高瓦斯低透气性煤层又占其中的70％左右。我国高瓦斯低透气性煤层赋存特征是微孔隙性、低渗透率和高吸附性，导致在开采过程中往往伴随着大量瓦斯涌出，特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，瓦斯***和瓦斯突出危险的威胁越来越严重。随着开采深度增加，地应力、瓦斯含量和压力增大，煤层透气性降低，瓦斯抽采难度进一步加大。高应力、构造煤、低渗透性煤层气资源占比高，在基础理论和技术工艺方面尚未取得根本性突破，煤与瓦斯突出等动力灾害致灾机理、煤与瓦斯共采基础理论研究需要进一步加强。
目前的强化瓦斯抽采方法主要包括煤层注水、水力割封、水力冲孔等措施，但是现有技术存在技术效果不稳定、卸压不充分、抽采效率低等现象，不仅费工费时、工作量大，而且危险性高、成本高。同时，煤层中大量水分的存在会抑制瓦斯的进一步解吸，阻碍了瓦斯的流动通道，导致瓦斯抽采效果受到限制。因此，为了解决现有强化瓦斯抽采技术的缺陷，特别是对于含水煤层的瓦斯抽采，急需一种新型的致裂技术方法，以满足煤矿现场区域瓦斯防治等工作的需要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对高瓦斯低透气性含水煤层中已有现有强化瓦斯抽采技术的不足之处，提供一种压裂影响区域大，瓦斯解吸量大，瓦斯抽采效果明显、成功率高、成本低的基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法。
技术方案：
本发明一种基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法，其特征在于包括以下步骤：
a.垂直煤层巷帮施工相变致裂孔，在相变致裂孔两端10m位置处分别施工脉冲感应孔，相变致裂孔直径为120～130mm，长度为120m，脉冲感应孔直径为40～50mm，长度为120m；
b.依次连接相变致裂管，将相变致裂管送入相变致裂孔内，使相变致裂管一端送到相变致裂孔的底部，相变致裂管直径为25mm，长度为124m，相变致裂管管壁上开有若干小孔；
c.依次连接瓦斯抽采管，分别将瓦斯抽采管送入相变致裂孔两端的脉冲感应孔内，使瓦斯抽采管的一端送到脉冲感应孔的底部，瓦斯抽采管直径为25mm，长度为124m；
d.在脉冲感应孔的底部孔壁处分别布置脉冲传感器，利用电缆一将脉冲传感器与监测站连接；
e.利用堵头，采用常规的封孔方法，对相变致裂孔和脉冲感应孔进行封孔；
f.采用变径接头，将相变致裂管与高压胶管一的一端连接，高压胶管一的另一端连接减压器，采用高压胶管二将减压器和液态二氧化碳储备站连接，采用电缆二将减压器和脉冲调频器连接；
g.分别将液态二氧化碳储备站、减压器、脉冲调频器、监测站与电源连接；
h.打开液体二氧化碳储备站，通过控制减压器将液态二氧化碳相变为气态二氧化碳，气态二氧化碳进入相变致裂孔内对煤层进行致裂，产生裂缝；
i.通过控制脉冲波调频器，使气态二氧化碳产生脉冲效应，使气态二氧化碳对煤层进行脉冲波致裂；
j.当脉冲感应孔内的脉冲传感器感受到脉冲压力传来时，停止液态二氧化碳储备站、减压器、脉冲调频器和监测站工作；
k.将脉冲感应孔内的瓦斯抽采管与煤矿井下瓦斯抽采管网连接，实现了基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采。
有益效果：由于采用了上述技术方案，解决了现有强化瓦斯抽采技术缺陷，实现了含水煤层的强化瓦斯抽采，促进煤体内部裂隙发育、扩展和贯通，压裂影响区域增加；同时气态二氧化他促进了高吸附性的瓦斯解吸、增加压裂后瓦斯解吸量，并对瓦斯运移提到驱替作用。通过基于相变脉冲波的强化区域瓦斯抽采方法，抽采瓦斯浓度增大，成本低，效果显著，满足了煤矿现场区域瓦斯治理等工作的需要。
附图说明
图1是本发明的一种基于相变脉冲波的强化区域瓦斯抽采方法实施例示意图。
图中：1-煤层；2-相变致裂孔；3-脉冲感应孔；4-液态二氧化碳储备站；5-减压器；6-脉冲波调频器；7-监测站；8-1-电缆一；8-2-电缆二；9-变径接头；10-1-高压胶管一；10-2-高压胶管二；11-脉冲传感器；12-相变致裂管；13-小孔；14-堵头；15-瓦斯抽采管；16-裂隙。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步的描述：
图1所示，一种基于相变脉冲波的强化区域瓦斯抽采方法：首先，垂直煤层1巷帮施工相变致裂孔2，在相变致裂孔2两端10m位置处分别施工脉冲感应孔3，相变致裂孔2直径为120～130mm，长度为120m，脉冲感应孔3直径为40～50mm，长度为120m；依次连接相变致裂管12，将相变致裂管12送入相变致裂孔2内，使相变致裂管12一端送到相变致裂孔2的底部，相变致裂管12直径为25mm，长度为124m，相变致裂管12管壁上开有若干小孔13；依次连接瓦斯抽采管15，分别将瓦斯抽采管15送入相变致裂孔2两端的脉冲感应孔3内，使瓦斯抽采管15的一端送到脉冲感应孔3的底部，瓦斯抽采管15直径为25mm，长度为124m；在脉冲感应孔3的底部孔壁处分别布置脉冲传感器11，利用电缆一8-1将脉冲传感器11与监测站7连接；利用堵头14，采用常规的封孔方法，对相变致裂孔2和脉冲感应孔3进行封孔；采用变径接头9，将相变致裂管12与高压胶管一10-1的一端连接，高压胶管一10-1的另一端连接减压器5，采用高压胶管二10-2将减压器5和液态二氧化碳储备站4连接，采用电缆二8-2将减压器5和脉冲调频器6连接；分别将液态二氧化碳储备站4、减压器5、脉冲调频器6、监测站7与电源连接；打开液体二氧化碳储备站4，通过控制减压器5将液态二氧化碳相变为气态二氧化碳，气态二氧化碳进入相变致裂孔2内对煤层1进行致裂，产生裂缝16；通过控制脉冲波调频器6，使气态二氧化碳产生脉冲效应，使气态二氧化碳对煤层1进行脉冲波致裂；当脉冲感应孔3内的脉冲传感器11感受到脉冲压力传来时，停止液态二氧化碳储备站4、减压器5、脉冲调频器6和监测站7工作；将脉冲感应孔3内的瓦斯抽采管15与煤矿井下瓦斯抽采管网连接，实现了基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采。本发明解决了现有强化瓦斯抽采技术缺陷，实现了含水煤层的强化瓦斯抽采，促进煤体内部裂隙发育、扩展和贯通，压裂影响区域增加；同时气态二氧化他促进了高吸附性的瓦斯解吸、增加压裂后瓦斯解吸量，并对瓦斯运移提到驱替作用，通过基于相变脉冲波的强化区域瓦斯抽采方法，抽采瓦斯浓度增大，成本低，效果显著，满足了煤矿现场区域瓦斯治理等工作的需要。
Claims (1)
1.一种基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采方法，所述方法用于含水煤层的瓦斯抽采作业，其特征在于包括以下步骤：
a. 垂直煤层（1）巷帮施工相变致裂孔（2），在相变致裂孔（2）两端10m位置处分别施工脉冲感应孔（3），相变致裂孔（2）直径为120~130mm，长度为120m，脉冲感应孔（3）直径为40~50mm，长度为120m；
b．依次连接相变致裂管（12），将相变致裂管（12）送入相变致裂孔（2）内，使相变致裂管（12）一端送到相变致裂孔（2）的底部，相变致裂管（12）直径为25mm，长度为124m，相变致裂管（12）管壁上开有若干小孔（13）；
c．依次连接瓦斯抽采管（15），分别将瓦斯抽采管（15）送入相变致裂孔（2）两端的脉冲感应孔（3）内，使瓦斯抽采管（15）的一端送到脉冲感应孔（3）的底部，瓦斯抽采管（15）直径为25mm，长度为124m；
d. 在脉冲感应孔（3）的底部孔壁处分别布置脉冲传感器（11），利用电缆一（8-1）将脉冲传感器（11）与监测站（7）连接；
e. 利用堵头（14），采用常规的封孔方法，对相变致裂孔（2）和脉冲感应孔（3）进行封孔；
f. 采用变径接头（9），将相变致裂管（12）与高压胶管一（10-1）的一端连接，高压胶管一（10-1）的另一端连接减压器（5），采用高压胶管二（10-2）将减压器（5）和液态二氧化碳储备站（4）连接，采用电缆二（8-2）将减压器（5）和脉冲调频器（6）连接；
g. 分别将液态二氧化碳储备站（4）、减压器（5）、脉冲调频器（6）、监测站（7）与电源连接；
h. 打开液态二氧化碳储备站（4），通过控制减压器（5）将液态二氧化碳相变为气态二氧化碳，气态二氧化碳通过相变致裂管（12）进入相变致裂孔（2）内对煤层（1）进行致裂，产生裂缝（16）；
i. 通过控制脉冲调频器（6），使气态二氧化碳产生脉冲效应，使气态二氧化碳对煤层（1）进行脉冲波致裂；
j. 当脉冲感应孔（3）内的脉冲传感器（11）感受到脉冲压力传来时，停止液态二氧化碳储备站（4）、减压器（5）、脉冲调频器（6）和监测站（7）工作；
k. 将脉冲感应孔（3）内的瓦斯抽采管（15）与煤矿井下瓦斯抽采管网连接，实现了基于相变脉冲波的强化瓦斯抽采。
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| GR01 | Patent grant | ||
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