CN111472832A - 一种煤层瓦斯自循环注气增产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，适用于煤矿井下瓦斯抽采，首先在煤层施工注气钻孔和瓦斯抽采钻孔，然后将瓦斯抽采管和注气管分别放入瓦斯抽采钻孔和注气钻孔后并封孔，通过瓦斯抽采泵，过滤装置，储气罐，气体混配室，气体增压泵以及阀门的串联工作形成煤层瓦斯自循环注气增产***；结合并联的瓦斯抽采***形成交变的强化瓦斯抽采方法，该方法操作简单、成本低、安全性高、抽采效果好、适用范围较广。
Description
技术领域
本发明涉及煤层瓦斯抽采领域，具体涉及一种煤层瓦斯自循环注气增产方法。
背景技术
随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，未来煤炭资源开采将逐渐进入深部。而深部煤层具有含气量高、压力大等特点，严重威胁煤矿的安全开采和生成。由于煤层瓦斯不仅是一种清洁能源而且也是一种强温室气体。据统计，我国埋深在1000～2000m之间的煤层瓦斯资源量占全国煤层瓦斯资源总量的61.2％，具有极高的开采价值。因此，实现煤层瓦斯的高效开采对于提高煤矿安全开采，实现资源化利用和环境保护均具有重要意义。
而我国目前大部分的煤层瓦斯抽采方式主要包括：(1)通过抽采泵直接连入抽采***进行抽采；(2)首先通过水力压裂、水力割缝以及松动***等措施对煤层进行致裂增透，然后在连入抽采***进行抽采；(3)通过高压泵注入氮气和二氧化碳等气体对煤层瓦斯进行驱替抽采。但是以上措施均存在一些包括成本较高，抽采效率较低以及施工风险较大等缺点。因此，为了提高煤层瓦斯的高效抽采效果和抽采浓度，急需寻求全新的抽采模式及方法，以满足煤矿井下瓦斯高效抽采的要求。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其操作简单、成本低、安全性高、抽采效果较好。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，具体包括以下步骤：
S1：首先从巷道钻场向煤层中分别施工两个瓦斯抽采钻孔和一个注气钻孔，然后再将瓦斯抽采管一、瓦斯抽采管二和注气管分别放入瓦斯抽采钻孔和注气钻孔后并封孔；
S2：将瓦斯抽采管一和瓦斯抽采管二通过管路与瓦斯抽采泵吸气口相连接，注气管通过管路与气体增压泵出气口相连接；
S3：瓦斯抽采泵出气口分两路，一路连接瓦斯抽采***，另一路连接过滤装置，瓦斯抽采***、过滤装置与瓦斯抽采泵之间的管路上分别设置阀门四和阀门一，过滤装置出气口通过管路依次连接储气罐、气体混配室和气体增压泵，储气罐、气体增压泵与气体混配室之间的管路分别设置阀门二和阀门三；
S4：关闭阀门四，打开瓦斯抽采泵和阀门一，开始进行煤层的瓦斯抽采，抽采的瓦斯先经过过滤装置过滤掉抽采过程产生的废渣和废水，然后进入到储气罐，之后打开阀门二并控制阀门二的开度使瓦斯气体按照一定流量进入到气体混配室内；
S5：在气体混配室内首先通过其自带的气体浓度检测功能检测流入的瓦斯浓度，若瓦斯浓度处于瓦斯***界限内，则通过注入干空气混配将瓦斯浓度降低到***界限以下；然后打开阀门三和气体增压泵，混配后的瓦斯气体通过气体增压泵增压到设定的临界值后，通过注气管注入到煤层中进行驱替作业；
S6：待驱替一定时间后，关闭阀门一、阀门二、阀门三和气体增压泵；
S7：打开阀门四，将瓦斯抽采管一和瓦斯抽采管二通过瓦斯抽采泵连入瓦斯抽采***进行抽采作业；
S8：待瓦斯抽采***中的瓦斯浓度降低到设定临界值以下时，重复步骤S4～S7，直至抽采作业结束。
优选地，步骤S1中，注气钻孔位于两个瓦斯抽采钻孔之间的中部位置。
优选地，步骤S8中，设定瓦斯抽采***中的瓦斯浓度临界值为20％。
优选地，步骤S5中，设定混配后的瓦斯气体通过气体增压泵增压的临界值为10Mpa。
优选地，步骤S6中设定驱替时间为小时。
本发明的有益效果在于：本发明通过煤层瓦斯的自循环***，形成了煤层瓦斯的自驱替方法，避免了外部气体大量混入煤层，节约了驱替成本，降低了驱替风险；同时利用抽采的瓦斯循环驱替煤层瓦斯提高了瓦斯的驱替效果，结合并联的瓦斯抽采***形成交变的强化瓦斯抽采方法，该方法操作简单、成本低、安全性高、抽采效果好、适用范围较广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种煤层瓦斯自循环注气增产方法中各部件的连接***图。
附图说明：1-钻场，2-注气管，3-瓦斯抽采管一，4-瓦斯抽采管二，5-煤层，6-瓦斯抽采泵，7-阀门一，8-过滤装置，9-储气罐，10-阀门二，11-气体混配室，12-阀门三，13-气体增压泵，14-阀门四，15-瓦斯抽采***。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，具体包括以下步骤：
S1：首先从巷道钻场1向煤层5中分别施工两个瓦斯抽采钻孔和一个注气钻孔，注气钻孔位于两个瓦斯抽采钻孔之间的中部位置，然后再将瓦斯抽采管一3、瓦斯抽采管二4和注气管2分别放入瓦斯抽采钻孔和注气钻孔后并封孔；
S2：将瓦斯抽采管一3和瓦斯抽采管二4通过管路与瓦斯抽采泵6吸气口相连接，注气管2通过管路与气体增压泵13出气口相连接；
S3：瓦斯抽采泵(6)出气口分两路，一路连接瓦斯抽采***15，另一路连接过滤装置8，瓦斯抽采***15、过滤装置8与瓦斯抽采泵6之间的管路上分别设置阀门四14和阀门一7，过滤装置8出气口通过管路依次连接储气罐9、气体混配室11和气体增压泵13，储气罐9、气体增压泵13与气体混配室11之间的管路分别设置阀门二10和阀门三12；
S4：关闭阀门四14，打开瓦斯抽采泵6和阀门一7，开始进行煤层5的瓦斯抽采，抽采的瓦斯先经过过滤装置8过滤掉抽采过程产生的废渣和废水，然后进入到储气罐9，之后打开阀门二10并控制阀门二10的开度使瓦斯气体按照一定流量进入到气体混配室11内；
S5：在气体混配室11内首先通过其自带的气体浓度检测功能检测流入的瓦斯浓度，若瓦斯浓度处于瓦斯***界限内，则通过注入干空气混配将瓦斯浓度降低到***界限以下；然后打开阀门三12和气体增压泵13，混配后的瓦斯气体通过气体增压泵13增压到10Mpa后，通过注气管2注入到煤层5中进行驱替作业；
S6：待驱替24小时后，关闭阀门一7、阀门二10、阀门三12和气体增压泵13；
S7：打开阀门四14，将瓦斯抽采管一3和瓦斯抽采管二4通过瓦斯抽采泵6连入瓦斯抽采***15进行抽采作业；
S8：待瓦斯抽采***15中的瓦斯浓度降低到20％以下时，重复步骤S4～S7，直至抽采作业结束。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：首先从巷道钻场(1)向煤层(5)中分别施工两个瓦斯抽采钻孔和一个注气钻孔，然后再将瓦斯抽采管一(3)、瓦斯抽采管二(4)和注气管(2)分别放入瓦斯抽采钻孔和注气钻孔后并封孔；
S2：将瓦斯抽采管一(3)和瓦斯抽采管二(4)通过管路与瓦斯抽采泵(6)吸气口相连接，注气管(2)通过管路与气体增压泵(13)出气口相连接；
S3：瓦斯抽采泵(6)出气口分两路，一路连接瓦斯抽采***(15)，另一路连接过滤装置(8)，瓦斯抽采***(15)、过滤装置(8)与瓦斯抽采泵(6)之间的管路上分别设置阀门四(14)和阀门一(7)，过滤装置(8)出气口通过管路依次连接储气罐(9)、气体混配室(11)和气体增压泵(13)，储气罐(9)、气体增压泵(13)与气体混配室(11)之间的管路分别设置阀门二(10)和阀门三(12)；
S4：关闭阀门四(14)，打开瓦斯抽采泵(6)和阀门一(7)，开始进行煤层(5)的瓦斯抽采，抽采的瓦斯先经过过滤装置(8)过滤掉抽采过程产生的废渣和废水，然后进入到储气罐(9)，之后打开阀门二(10)并控制阀门二(10)的开度使瓦斯气体按照一定流量进入到气体混配室(11)内；
S5：在气体混配室(11)内首先通过其自带的气体浓度检测功能检测流入的瓦斯浓度，若瓦斯浓度处于瓦斯***界限内，则通过注入干空气混配将瓦斯浓度降低到***界限以下；然后打开阀门三(12)和气体增压泵(13)，混配后的瓦斯气体通过气体增压泵(13)增压到设定的临界值后，通过注气管(2)注入到煤层(5)中进行驱替作业；
S6：待驱替一定时间后，关闭阀门一(7)、阀门二(10)、阀门三(12)和气体增压泵(13)；
S7：打开阀门四(14)，将瓦斯抽采管一(3)和瓦斯抽采管二(4)通过瓦斯抽采泵(6)连入瓦斯抽采***(15)进行抽采作业；
S8：待瓦斯抽采***(15)中的瓦斯浓度降低到设定临界值以下时，重复步骤S4～步骤S7，直至抽采作业结束。
2.如权利要求1所述的一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其特征在于，步骤S1中，注气钻孔位于两个瓦斯抽采钻孔之间的中部位置。
3.如权利要求1所述的一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其特征在于，步骤S8中，设定瓦斯抽采***(15)中的瓦斯浓度临界值为20％。
4.如权利要求1所述的一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其特征在于，步骤S5中，设定混配后的瓦斯气体通过气体增压泵(13)增压的临界值为10Mpa。
5.如权利要求1所述的一种煤层瓦斯自循环注气增产方法，其特征在于，步骤S6中设定驱替时间为24小时。
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