低透气煤层液相CO₂相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法

摘要

本发明公开了一种低透气煤层液相CO2相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法，包括以下步骤：1)施工底板道；2)底板道内穿层钻孔施工；3)液态CO₂相变致裂；4)穿层钻孔预抽煤巷条带及回采区域煤层瓦斯；5)煤巷条带区域抽采效果检验；6)煤巷施工；7)顺层钻孔施工；8)网格式钻孔预抽回采区域煤层瓦斯；9)回采区域抽采效果检验。本发明可增加煤矿井下瓦斯抽采量，实现高瓦斯低透气性突出煤层快速消除突出危险性的目的，预防煤与瓦斯突出事故，保障煤矿井下安全生产。

主权项

一种低透气煤层液相CO2相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法，其特征是：包括以下步骤：1)施工底板道根据煤层底板地质情况，在煤层下方10m～30m范围内选择岩质较弱，岩石强度低，容易进行底板道施工的岩层施工一条底板道，巷道断面为4m×3m，采用矩形W钢带锚网支护方式；2)底板道内穿层钻孔施工采用钻机在底板道每隔8米施工一组底板道穿层钻孔，包括底板道穿层瓦斯抽采钻孔、液态二氧化碳相变致裂孔，对煤巷条带煤层瓦斯及回采区域煤层瓦斯进行采前预抽；煤巷条带煤层瓦斯采前预抽钻孔孔间距为6米，回采区域煤层瓦斯采前预抽钻孔孔间距为8米，液态CO₂相变致裂孔与底板道穿层瓦斯抽采钻孔相间排列；所施工钻孔的终孔位于煤层顶板，钻孔过程中做好钻孔的地质编录，对钻孔总长度、见煤长度、钻孔在煤层内长度、穿过煤层长度等进行详细记录；3)液态CO₂相变致裂采用煤矿井下液态CO2相变致裂装备，向液态二氧化碳相变致裂器的爆破管内充装纯度为99％的液态CO₂，充装前后对爆破管质量进行测量；根据钻孔施工后提供的地质编录结果，选择爆破管、释放管、推进杆数量，采用钻孔施工所用钻机将释放管、爆破管、推进杆互相连接，同时使用钻机作为动力采用推进杆将释放管、爆破管推送到需要致裂的煤层内，在释放管、爆破管、推进杆连接过程中，采用万用表侧量推进杆尾端引爆线电阻值，根据电阻大小判断其是否发生短路；待释放管推送到指定位置后，停止推进，采用钻机作为下部支撑体，将液态二氧化碳相变致裂器固定在钻孔中；采用引爆线与尾端接线柱连接，采用万用表检查连线是否短路，检查无误后，现场施工人员撤离，将引爆线牵引至工作面风门外，采用起爆器进行起爆，起爆后巷道内产生大量飞扬粉尘，表明液态二氧化碳相变致裂器施工成功；4)穿层钻孔预抽煤巷条带及回采区域煤层瓦斯在液态CO₂相变致裂施工同时，对底板道穿层瓦斯抽采钻孔进行封孔，封孔流程如下：41)清理抽采钻孔内煤渣，连接封孔管(21，25)，在第一封孔管(21)的端头安装堵头(19)，在第一封孔管(19)与第二封孔管(25)的连接处捆绑封孔药剂，在第二封孔管(25)靠近钻孔空口位置捆绑封孔药剂，42)在第二封孔管(25)上捆绑两根无缝钢管分别作为进浆管(30)和出浆管(31)，其中出浆管(31)末端管口置于封孔药剂(24)处，封孔药剂末端管口置于封孔药剂(26)与(24)之间；43)搅拌各封孔药剂，将封孔管装入钻孔内，进浆管(30)和出浆管(31)在伸出孔口0.5m长，在封孔管管口0.5m段填塞黄土(29)材料并捣实，将封孔管固定在钻孔内，并防止注浆液外泄；44)由进浆管(30)向钻孔内注入水泥浆液，直至出浆管(31)有水泥浆液流出为止；45)重复步骤41)至步骤44)，完成所有底板道穿层瓦斯抽采钻孔与致裂孔的封孔；46)将底板钻孔与底板道内布置好的抽采主管连接；47)在每个钻孔的出口段安装2寸截门(31)，根据钻孔内瓦斯浓度开启或闭合截门，保证抽采主管内瓦斯浓度符合应用要求；每7个钻孔分为一个小组，通过2寸孔板(32)与抽采主管相连；48)重复46)和47)，将所有封孔后的钻孔与抽采主管连接进行瓦斯抽采，对煤巷条带煤层瓦斯及回采区域煤层瓦斯进行采前预抽；5)煤巷条带区域抽采效果检验在底板道对煤巷条带煤层瓦斯及回采区域煤层瓦斯进行采前预抽0.5年至1年的时间后，对掘进巷道30m范围内的煤层瓦斯抽采效果进行检验；经检验无突出危险后，方可进行工作面进风巷与回风巷的掘进，否则需要继续进行煤巷条带煤层瓦斯预抽；6)煤巷施工采用煤巷综合掘进机或钻眼爆破方法对煤巷进行掘进，在掘进工作面布置不少于20米的防突措施孔超前距和不少于2米的突出检验孔超前距，直至效果检验为无突出危险后，循环进行煤巷掘进、掘进工作面防突措施、掘进工作面突出检验，直至煤巷施工及支护完成；7)顺层钻孔施工在煤巷内由壁面开孔，向待采工作面内施工平行于煤层倾向的顺层瓦斯抽采钻孔，分别在距巷道顶板1.6m与2.1m位置布置两排钻孔，两排钻孔上下相间布置，钻孔间距6m，长度120m，孔径90mm，进风巷与回风巷两侧顺层钻孔交叉20m；8)网格式钻孔预抽回采区域煤层瓦斯81)对顺层瓦斯抽采钻孔进行封孔，封孔长度为17m；82)封孔后，每5个抽采孔归为一组，采用三通管进行连接后，与工作面瓦斯抽采支管相连，之后并入采区瓦斯抽采主管，形成顺层瓦斯抽采系统；与底板道穿层瓦斯抽采钻孔(2)，液态二氧化碳相变致裂孔(3)组成网格式钻孔对回采区域煤层瓦斯进行预抽，实现回采区域煤层瓦斯快速消突；9)回采区域抽采效果检验采用网格式钻孔对回采区域煤层瓦斯进行预抽1年后，对回采区域煤层进行预抽效果检验，达到《防治煤与瓦斯突出规定》的要求后，即可对预抽消突煤层进行工作面回采，否则需要继续进行回采区域煤层瓦斯预抽。