低渗透单一煤层瓦斯综合治理一体化的方法

摘要

本发明涉及低渗透单一煤层瓦斯综合治理一体化的方法，可有效解决瓦斯的综合防治与利用的问题。其解决的技术方案是，首先进行钻孔，采用大扭矩的钻机及来复线或三棱钻杆解决钻孔施工中因塌孔、喷孔造成夹钻杆的现象，然后对煤体水力压裂增透，再钻孔预裂爆破，之后对瓦斯进行抽采，并对抽采的瓦斯进行回收利用，从而实现对瓦斯的一体化治理。本发明使煤体透气性提高，瓦斯预抽率高，并对抽采的瓦斯进行回收利用，从根本上杜绝了施工堵塞钻孔，解决钻孔施工钻具能力不足和低透气性煤层瓦斯难以抽放的难题，进而降低煤与瓦斯突出危险性，减少和杜绝煤与瓦斯突出事故，保障矿井安全生产和煤矿职工生命，经济和社会效益巨大。

主权项

一种低渗透单一煤层瓦斯综合治理一体化的方法，其特征在于，由以下步骤实现：(一)钻孔，用2000～6200KN扭距的钻机和来复线或三棱钻杆钻孔，有效解决钻孔施工过程中因塌孔、喷孔造成夹钻杆现象；(二)煤体水力压裂增透，钻孔钻好后，用封孔器采用￠50mm无缝钢管和水泥砂浆、聚胺脂进行封孔，封孔长度25～35m，之后通过高压管线与用于压裂的注水泵连接，对煤体实施压裂，注水泵上装有压力表和高压水表，注水泵经连接管与水箱相连，水箱与供水的水管相连，压裂时压力为20Mpa以上，水量为20～40m3；(三)钻孔预裂爆破，方法是，在顶或底板岩巷采用爆破孔和控制孔间隔布置，其中，爆破孔、控制孔直径均为75mm，爆破孔穿过煤层底板，爆破孔间距为5m，相邻两个爆破孔的倾角不同，一个钻孔在机巷上帮的帮顶交结处通过，相邻的一个应在机巷下帮的帮顶交结处通过，依次交换位置，爆破孔成立体状，对煤体进行立体全面预裂爆破，控制全煤层；(四)瓦斯抽采，预裂爆破后，对瓦斯进行抽采，方法是：a.带压封孔：第一步，构筑注浆空间：利用8min以上延时聚氨酯等材料固定瓦斯抽采管，构筑注浆空间：(1)首先抽采钻孔成孔后，为了方便抽采管的下放，以及聚氨酯的发泡均匀性，成孔后利用压风将封孔段钻孔煤屑吹净，然后向钻孔内送入瓦斯抽采管；(2)向钻孔内送入瓦斯抽采管前，在瓦斯抽采管预定设置聚氨酯堵头位置，利用铁丝将500mm长筒状雨衣布套袋一端扎紧，另一端待倒入调匀的1.5公斤聚氨酯后再行扎紧，中间有300mm的聚氨酯膨胀空间，前、后两堵头控制段聚氨酯在抽采管下放前皆将里端扎紧；(3)聚氨酯注入抽采管后，待发泡0.5h后，再进行下一步带压封孔，抽采管注浆；第二步，带压注浆：待聚氨酯发泡0.5h后，用高压注浆泵进行水泥浆、硅酸钠溶液双液带压注入：(1)进行注浆前，先用清水检验注浆泵，及注浆管路，保证注浆泵的运行可靠及管路的畅通；(2)配制水灰比为0.8‑3∶1的水泥浆，并将硅酸钠溶液调制成25波美度的稀释水溶液，以备注浆；(3)将注浆高压管路接到瓦斯抽采管旁预留注浆管路上，然后将配制好的水泥浆、硅酸钠溶液按照1∶1的比例注入封孔段钻孔空间内，注浆压力达到0.6～0.7MPa即停；(4)注浆结束后，首先关闭封孔段预留注浆管上注浆阀，然后拆下高压注浆管、并利用清水反复冲洗，直至整个注浆系统出清水为止，以防水泥浆凝固堵塞注浆管路，影响下一次使用；第三步，封孔效果检验：(1)利用注浆泵，通过瓦斯抽采管向抽采钻孔内注入清水，注浆泵压力表显示压力，且钻孔周围无水渗漏出，则可证明该钻孔封孔质量合格，达工程密封要求；(2)或利用压风灌注，抽采钻孔空间能够维持正常风压，即为合格；第四步，检验合格后，并网抽采：(1)将瓦斯抽采管接入瓦斯抽采系统；(2)各结合口配合要紧密，对接处要放置密封垫圈，快速接头要及时更换密封；(3)对接完毕，立即进行各抽采参数测定工作，并悬挂瓦斯抽采牌板，标注封孔时间、钻孔参数，及时测量钻孔瓦斯抽采参数并做好记录；b.双浆液注浆：把水泥与水按重量0.8‑3∶1的比例调制成水泥浆，再加入25波美度的硅酸钠溶液，并按0.75∶1的重量比例配制硅酸钠溶液和水泥浆，用注浆机将上述双浆液注浆封钻孔，以降低因注浆液的凝固时间影响封孔质量及瓦斯抽采效果；c.高强度抽采：利用“大流量、多台泵，大管径、多回路″的矿井瓦斯抽采系统，实施高强抽采，即瓦斯抽采用流量150～250m3/min的瓦斯抽放泵，在井下各采区都安装井下抽放泵站，用￠300～800mm抽放管路系统，工作面铺设￠200～300mm抽放管路，当需要单孔负压30kpa以上的高负压的煤层钻孔抽采时，要与采空区的低负压瓦斯抽采系统分开，以适应不同的抽采形式，同时与井上瓦斯抽采系统联结，实行井上、下联合抽放，这样既能提高工作面的抽采率，又能有效利用瓦斯；在上述抽采中，根据煤层瓦斯浓度的不同，采用分源抽采，即对不同煤层浓度的瓦斯进行分别抽采，以备不同的利用；(五)瓦斯利用，对分源抽采后的瓦斯回收利用，在地面抽采站建立瓦斯发电站和瓦斯储蓄罐，实现“就地发电，就地使用，多余上网市售”。