[发明专利]一种诱导钻孔抽采后期瓦斯燃爆煤层增透的系统及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层增透的系统及工艺，具体是一种诱导钻孔抽采后期瓦斯燃爆煤层增透的系统及工艺，属于煤层增透瓦斯抽采技术领域。

背景技术

煤层增透是提高瓦斯抽采量的主要途径。目前煤矿采用的单一煤层主要增透措施包括水力化增透和爆破增透两种形式。然而这两种增透措施均存在一定的局限性：水力增透如水力压裂、水力割缝和水力冲孔等增透措施在松软低透煤层易诱发塌孔、喷孔等孔内事故，堵塞瓦斯流动通道，且受水表面张力限制，渗透范围有限。水力压裂的起裂压强为25Mpa以上，极易诱发煤与瓦斯突出；爆破增透如炸药爆破和液态CO₂爆破也都存在诱发塌孔的问题，且需要额外施工控制钻孔，操作工艺复杂，仅适用于工作面掘进消突。

气体燃爆致裂具有渗透范围广、冲击能量可控、可循环爆破、操作安全等优点，应用前景广阔。中国发明专利2015年01月28日公开的公开号为CN104314605A的“一种钻孔内瓦斯爆炸致裂煤体强化抽采方法”和中国发明专利2014年12月24日公开的公开号为CN104234739A的“一种钻孔内瓦斯爆炸致裂煤体强化抽采方法”均提出了一种向钻孔主动注入空气，使孔内瓦斯浓度降低到最佳爆炸浓度范围，然后引爆孔内瓦斯致裂的方法。上述方法依靠主动注气的方式稀释瓦斯，存在孔内瓦斯浓度分布不均匀的问题，孔内可引爆瓦斯浓度分布区域不均匀、不连续，容易导致点火引爆失效和孔内燃爆范围受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种诱导抽采钻孔瓦斯燃爆增透煤层的系统及工艺，该系统操作简单，能够实现实时监测，实现人为诱导煤层燃爆增透，能在较短的时间内增加煤层的透气性，解决高瓦斯低透气煤层瓦斯抽采困难，抽采浓度下降快的问题，使孔内可引爆瓦斯浓度分布区域均匀、连续，不会导致点火引爆失效和孔内燃爆范围受限。

为了实现上述目的，本发明提供一种诱导钻孔抽采后期瓦斯燃爆煤层增透的系统及工艺，包括瓦斯抽采管I、连接管和瓦斯抽采管II，瓦斯抽采管II的右端密封设置在煤层中的瓦斯抽采钻孔中；连接管的左端与瓦斯抽采管I的右端连通，连接管的右端与瓦斯抽采管II的左端连通，连接管的左端与瓦斯抽采管I连接，连接管由左到右依次设置有温度传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器、电磁阀I、电磁阀II、电火花点火器，在电磁阀I、电磁阀II之间的连接管上设有输水管，输水管上设置有电磁阀III，在电磁阀III与连接管连接的管道上设有放水管，放水管上设置有电磁阀IV，电磁阀I、电磁阀II、电磁阀III、电磁阀IV、温度传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器经连接线与智能控制器相连，电火花点火器经导线与外部供电开关相连接。

进一步，连接管的左端与瓦斯抽采管I螺纹连接。

进一步，瓦斯抽采钻孔的左端与瓦斯抽采管II之间通过密封圈密封。

一种诱导钻孔抽采后期瓦斯燃爆煤层增透的工艺，包括以下步骤：

①智能控制器控制电磁阀I和电磁阀II打开，关闭电磁阀III和电磁阀Ⅳ，利用井下负压管路抽采钻孔内瓦斯；

②当甲烷传感器的监测的浓度值达到起爆浓度时，智能控制器控制关闭电磁阀I、电磁阀II，然后接通电火花点火器的电源，进行点火诱导爆破；

③爆破结束后智能控制器打开电磁阀I和电磁阀II继续抽采瓦斯，当温度传感器、一氧化碳传感器监测数值超过警戒阈值后，智能控制器控制关闭电磁阀I，打开电磁阀III，对瓦斯抽采钻孔进行注水，注入一定水量并维持一段时间后，智能控制器关闭电磁阀III，打开电磁阀Ⅳ放水；

④重复步骤①、②、③，直至孔内瓦斯浓度低于6％。

进一步，电火花点火器接通电源的条件是管路中的甲烷传感器的浓度在8％-11％范围内时，所述一氧化碳传感器的浓度警戒阈值为24ppm，所述温度传感器的温度警戒阈值为60-80℃。

与现有技术相比，本发明利用瓦斯抽采钻孔浓度的自然衰减特性，在抽采后期整个空间浓度降低到最佳爆点9.5％左右时，点火引爆孔内瓦斯，此时孔内瓦斯浓度分布相对均匀，连续性好，爆炸范围广，爆炸波传导效率高，产生的致裂能量大；通过检测孔内一氧化碳和温度的变化预判因多次燃爆导致孔内煤体自燃的风险，并采用向孔内注入一定量的水消除燃爆高温诱发煤自燃风险；该系统及工艺结构简单、操作方便，钻孔瓦斯抽采周期长，可大幅提高瓦斯抽采浓度和流量，提高煤层瓦斯抽采率，降低回采时瓦斯超限风险，在高瓦斯低透气煤层中具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的工作示意图。