[发明专利]一种钻孔内热驱替式强化抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔内热驱替式强化抽采方法，尤其适用于煤矿井下高瓦斯低透气性煤层的瓦斯高效抽采。

背景技术

我国煤矿井下瓦斯治理的根本手段是以钻孔瓦斯抽采方式为主的瓦斯抽采措施。随着我国煤矿进入深部开采，煤层透气性低逐渐成为制约瓦斯高效抽采的主控因素。因此，强化增透成为改善瓦斯抽采效果，实现深部煤与瓦斯共采的关键技术。当前主要采用的强化增透技术主要有两种，一种是流体机械和流体介质相配合对煤体进行的处理的方法，例如水力割缝、水力压裂等；另一种是炸药爆炸等方式促使煤体致裂。两种方法均能增大煤层透气性，提高瓦斯抽采效果，但是仍然具有自身局限性。利用水力割缝、水力压裂等方法时，会有水锁效应等抑制瓦斯解析；利用炸药爆炸等方法时，则存在装药费事费力，而且炸药本身就是危险源，对于井下安全生产也存在一定的威胁。因此，寻找一种安全可靠、省时省力、简单易行和成本低廉的强化增透措施是十分必要的，这对提高矿井瓦斯抽采效率及预防煤与瓦斯突出具有重要意义。

诸多研究表明，煤体的瓦斯吸附势随着温度的提高会呈现显著降低。伴随瓦斯吸附势的降低，有益于煤体瓦斯解析。因此，倘若能够人为的对煤体附加一个温度场，势必会有效促进煤体瓦斯解析。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供安全可靠、省时省力、简单易行和成本低廉的钻孔内热驱替式强化抽采方法。

技术方案：本发明的钻孔内热驱替式强化抽采方法，包括穿层钻孔或顺层钻孔，在煤层中间隔布置多个抽采钻孔的孔位；依次施工抽采钻孔、封孔、并联入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采；步骤如下：

a.在多个抽采钻孔中间隔布置多个热驱替钻孔，热驱替钻孔与抽采钻孔成交错排列；

b.依次施工热驱替钻孔，退出钻杆后向热驱替钻孔内送入注浆管、回浆管、热管和抽采管，将注浆管的外露端与注浆泵相连接、抽采管外露端与瓦斯抽采管网相连，并在热管的外露段上安装加热装置；

c.开启注浆泵，通过注浆管向热驱替钻孔内注浆，待回浆管回浆后，停止注浆，对热驱替钻孔进行封孔；

d.启动加热装置，使热管开始工作，不断向热驱替钻孔内释放热量，通过提高钻孔内及钻孔周围煤体的温度，促进区域内煤体的瓦斯解析，从而实现热驱替式强化抽采；

e.重复上述步骤，继续下一区域的热驱替式强化抽采。

有益效果：本发明利用热管在钻孔内持续释放热量，通过对钻孔内煤体或周围煤体持续加热，从而形成较高温度场。利用煤体在温度升高时出现瓦斯吸附降低的规律，从而促进瓦斯解吸，达到强化瓦斯抽采的目的，显著扩大了单孔有效卸压影响范围，使煤层瓦斯抽采效率提高40％以上。该方法安全可靠，成本低廉，简单易行，省时省力，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的钻孔内热驱替式强化抽采方法示意图；

图2是本发明的抽采钻孔和热驱替钻孔的交错布置示意图。

图中：1-注浆泵，2-注浆管，3-回浆管，4-加热装置，5-热管，6-抽采管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的钻孔内热驱替式强化抽采方法，包括穿层钻孔或顺层钻孔：

a.在煤层中间隔布置抽采钻孔的孔位，保障抽采钻孔在热驱替钻孔的影响范围内；

b.施工抽采钻孔，封孔，联入瓦斯抽采管道进行瓦斯抽采；

c.在多个抽采钻孔中间隔布置多个热驱替钻孔，热驱替钻孔与抽采钻孔成交错排列，如图2所示；

d.依次施工热驱替钻孔，退出钻杆后向热驱替钻孔内送入注浆管2、回浆管3、热管5和抽采管6，将注浆管2的外露端与注浆泵1相连接、抽采管6外露端与瓦斯抽采管网相连，并在热管5的外露段上安装加热装置4；

e.开启注浆泵1，通过注浆管2向热驱替钻孔内注浆，待回浆管3回浆后，停止注浆，对热驱替钻孔进行封孔；

f.待封孔结束后，启动加热装置4，使热管5开始工作，热管从加热装置吸取热量，在钻孔内释放热量，通过不断向热驱替钻孔内释放热量，从而提高钻孔内及钻孔周围煤体的温度，促进区域内煤体的瓦斯解析，进而实现热驱替式强化抽采；

g.重复步骤c～f，继续下一区域的热驱替式强化抽采。

所述的打穿层钻孔时，抽采钻孔与热驱替钻孔末端中心连线距离为6～8m；打顺层钻孔时，抽采钻孔和热驱替钻孔孔口端中心连线距离为3～5m。

所述的加热装置采用水循环加热方式或电热管加热方式。

所述的加热装置是一个密闭容器，经过隔爆处理，其加热元件浸没在水中，通过加热水进而加热热管，或与周围环境隔绝，通过热辐射和热对流对热管加热，与热管无直接接触，与井下空气无直接接触。所述的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，是当前市面上成熟的一种散热装置，其利用管内充填的液体，在热管一端吸收热量，在另一端释放热量，从而实现热量的传递。