一种提高井下加热煤层瓦斯抽采量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高井下加热煤层瓦斯抽采量的方法，尤其适用于高瓦斯低透气性倾斜煤层钻孔瓦斯抽采。
【背景技术】
[0002]我国煤层透气性普遍偏低，这引起井下煤层瓦斯难以解吸出来进入煤层瓦斯抽采钻孔内，从而导致钻孔抽采流量低，严重影响了我国的煤层瓦斯抽采效率。中国发明专利(申请号201210419162.X)公开了一种煤层注热二氧化碳提高瓦斯采收率的方法，该方法是通过地面向煤层注入热的二氧化碳，中国发明专利(申请号201110097776.6)公开了一种煤层气开采的新方法，该方法将高温氮气注入煤层，中国发明专利(申请号201310032766.3)公开了一种煤层气井多元热流体强化开采方法，将其它气井采出的煤层气压缩作为燃料与加压后的空气混合注入多元热流体发生装置中燃烧产生二氧化碳和氮气等高温高压混合气体注入煤层。这些方法将高温流体注入煤层，加热煤层，加快了煤层瓦斯解吸。但是这些方法适用于地面，难以在煤矿井下使用，且操作工艺复杂、成本高。如在煤矿井下使用，则安全性差。
【发明内容】
[0003]本发明目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种利用生石灰浆液水化反应产生的大量热量加热煤层以提高瓦斯抽采流量的方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下:
a.在倾角大于10°的煤层中沿煤层倾斜方向向上施工钻孔；
b.向钻孔内依次插入注浆管、返浆管和抽采管，并采用聚氨酯对钻孔孔口进行密封；
c.在注浆管外端安装第一阀门，在返浆管外端安装第二阀门，在抽采管上由抽采管外端向钻孔孔口处依次安装第三阀门、压力设置为0.2-0.5MPa的减压阀和温度计，并先后打开第一阀门、第二阀门、第三阀门和减压阀；
d.由注浆管向钻孔内注入生石灰浆液，直至生石灰浆液由返浆管流出时，先后关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门；
e.当温度计的读数上升至100~150°C时，打开第一阀门，使生石灰浆液经注浆管流出钻孔；
f.关闭第一阀门，打开第三阀门，开始抽采煤层中瓦斯；
g.当钻孔内瓦斯流量低于钻孔平均抽采流量的一半时，关闭第三阀门，打开第一阀门，重复上述步骤4~6次；
所述的注浆管前端超过聚氨酯前端10~30cm，返浆管前端距注浆管前端3~5m，抽采管前端距返衆管前端0.5-1.5m。
[0005]本发明的有益效果:
(I)当抽采管瓦斯流量大幅度下降时，通过多次向钻孔内注入生石灰浆液，利用其水化反应所产生的大量热量加热煤层，使钻孔周边煤体瓦斯大量解吸，以提高瓦斯抽采流量。
[0006](2)所注入的生石灰浆液来源广泛、易获取、成本低廉，操作工艺简单，方便工人操作，易于在煤矿现场推广应用。
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施的原理图。
[0008]图中:煤层1，钻孔2，注浆管3，返浆管4，抽采管5，减压阀6，温度计7，聚氨酯8，生石灰浆液9，第一阀门10，第二阀门11，第三阀门12。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的一个实例作进一步说明:
如图所示，首先在煤层I中部位置施工钻孔2，孔径为Φ90?120mm。然后向钻孔2内依次插入注浆管3、返浆管4和抽采管5，其中返浆管4前端距注浆管3前端3~5m，以免注浆过多，抽采管5前端距返衆管4前端0.5-1.5m,可以节约管料。接着在插入注衆管3、返衆管4、抽采管5的钻孔2中注入聚氨酯封孔剂8，注意使注浆管3前端超过聚氨酯8前端10~30cm，以便容易返浆，当聚氨酯封孔剂8充分膨胀凝固，则密封完成。紧接着在注浆管3外端安装第一阀门10，在返浆管4外端安装第二阀门11，在抽采管5上由抽采管3外端向钻孔2孔口处依次安装第三阀门12、减压阀6和温度计7，减压阀6的压力设置为0.2-0.5MPa，减压阀6可以控制钻孔2内的压力，避免钻孔2内压力过高造成危险，温度计7检测反应钻孔2内的气体温度，以直接反映钻孔内生石灰浆液9的温度，以使生石灰浆液9保持在液体状态进行回流，为下次注浆提前准备。接下来由注浆管3向钻孔2内注入生石灰浆液9，生石灰浆液9水灰配比为1: 3，直至生石灰浆液9开始由返浆管4流出时，表明注浆完成，此时生石灰与水的混合浆液9反应开始放出热量(Ca0+H20 — Ca (OH) 2+64.8KJ)能够加热煤层，使钻孔2内周围煤体I温度升高，促使煤体I内瓦斯大量解吸。再先后关闭第一阀门10、第二阀门11和第三阀门12，防止热量从注浆管3、返浆管4和抽采管5快速散失，造成瓦斯解吸量减少，当温度计7的读数上升至100~150°C时，则说明生石灰浆液9反应充分，煤体I内瓦斯大量解吸，此时打开第一阀门10，使生石灰浆液9经注浆管3流出钻孔2，当钻孔2内的生石灰浆液9不再从钻孔2内流出时，表明钻孔2内生石灰浆液9返回完成。最后关闭第一阀门10，打开第三阀门12，开始抽采钻孔2中瓦斯，当钻孔2内瓦斯流量低于其平均抽采流量的一半时，关闭第三阀门12，打开第一阀门10，再次通过注浆管3向钻孔2注浆，再次加热煤体1，使煤体I内瓦斯大量解吸，再次通过抽采管5大量抽采钻孔2内瓦斯。可根据煤层瓦斯量的高低重复注返浆4~6次，大量抽采煤层瓦斯。
[0010]所述生石灰浆液为质量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂组成，其中:生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂质量比为50:10:5:1。
[0011]所述水硬性物质为硅酸盐水泥；延缓剂为碳酸钠；减水剂为萘系高效减水剂。
【主权项】
1.一种提高井下加热煤层瓦斯抽采量的方法，其特征在于包括下述步骤: a.在倾角大于10°的煤层(I)中沿煤层(I)倾斜方向向上施工钻孔(2); b.向钻孔(2)内依次插入注浆管(3)、返浆管(4)和抽采管(5)，并采用聚氨酯(8)对钻孔(2)孔口进行密封； c.在注浆管(3)外端安装第一阀门(10)，在返浆管(4)外端安装第二阀门(11)，在抽采管(5)上由抽采管外端向钻孔孔口处依次安装第三阀门(12)、压力设置为0.2-0.5MPa的减压阀(6)和温度计(7)，并依次打开第一阀门(10)、第二阀门(11)和第三阀门(12)； d.由注浆管(3)向钻孔(2)内注入生石灰浆液(9)，直至生石灰浆液(9)由返浆管(4)流出时，先后关闭第一阀门(10)、第二阀门(11)和第三阀门(12)； e.当温度计(7)的读数上升至100~150°C时，打开第一阀门(10)，使生石灰浆液(9)经注浆管(3)流出钻孔(2); f.关闭第一阀门(10)，打开第三阀门(12)，开始抽采煤层(I)中瓦斯； g.当钻孔(2)内瓦斯流量低于钻孔(2)平均抽采流量的1/2时，关闭第三阀门(12)，打开第一阀门(10)，重复上述步骤4~6次； 根据权利要求1所述的井下加热煤层提高钻孔瓦斯抽采流量的方法，其特征在于所述注浆管(3)前端超过聚氨酯(8)前端10~30cm，返浆管(4)前端距注浆管(3)前端3~5m，抽采管(5)前端距返浆管(4)前端0.5-1.5m。
【专利摘要】一种提高井下加热煤层瓦斯抽采量的方法，尤其适用于高瓦斯低透气性倾斜煤层钻孔瓦斯抽采。沿煤层倾向布置钻孔，向钻孔内依次插入注浆管、返浆管和抽采管，并采用聚氨酯对孔口进行密封；由注浆管向钻孔内注入生石灰浆液，直至生石灰浆液由返浆管流出，停止注浆；当钻孔孔内温度上升到一定温度时，钻孔周边煤体内瓦斯大量解吸，此时由注浆管将孔内生石灰浆液排出，开始抽采煤层瓦斯。当钻孔周边煤体温度降低导致抽采管内的瓦斯流量大幅度下降时，重复向孔内注入生石灰浆液，加热煤体，使煤层瓦斯再次大量解吸，从而提高瓦斯抽采流量。该方法可以大幅度提高煤层钻孔的瓦斯抽采流量，缩短煤层瓦斯抽采达标时间，所用浆液来源广泛、成本低、工艺简单和操作方便。
【IPC分类】E21B43-22, E21B43-24, E21F7-00
【公开号】CN104863555
【申请号】CN201510249993
【发明人】胡胜勇, 陈少林, 冯国瑞, 付浪, 张奡, 高磊, 崔东林, 高嫱, 张钰亭
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月18日