[发明专利]地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法

说明书

本发明公开了一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，通过向最上部同一水平层位多个老空区卸压解吸带的上部边界处注入大量浆体材料及聚氨酯材料，形成覆盖整个老空区的隔氧层，同时在老空区相邻的生产矿井靠近老空区边界煤柱一侧施工密闭墙隔绝相邻生产矿井的空气涌入老空区，施工完毕后，用SFsubgt;6/subgt;示踪气体、氧气传感器验证老空区的密闭性。然后从地面向中央老空区内部施工垂直井，抽采多层位老空区煤层气；抽采过程中，针对老空区不同位置处的温度传感器和CO传感器的示数变化，及时采取相应的灭火措施，消除了煤层气抽采过程中的火灾隐患。该方法解决了老空区煤层气地面抽采时遗煤自燃及爆炸事故，保证了煤层气抽采的安全进行。

技术领域

本发明涉及一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，属于煤层气抽采防灭火技术领域。

背景技术

随着煤炭行业持续淘汰落后产能，一大批开采技术落后的小煤窑以及煤炭资源枯竭的煤矿陆续关闭，而这些关闭的矿井仍然残存着大量的瓦斯资源。从2010年以来，全国累计关闭煤矿近3万处，预计2030年达15000处。预计全国关闭煤矿残存煤层气5000亿立方米，仅山西就有2000亿立方米。煤层气作为一种优质的清洁能源和化工原料，对其进行合理抽采对于我国调整能源结构，缓解天然气供应压力具有重要意义。

然而我国煤矿老空区煤层气抽采尚处于起步阶段，且现有老空区煤层气抽采以地面抽采为主。对于我国大多数煤矿开采后形成的垮落式老空区，随着上覆岩层的垮落极易在地面形成裂隙，构成连通老空区的漏风通道。再加之开采过程受制于技术条件限制，煤矿开采率较低，老空区留有较多遗煤。因此，老空区地面抽采过程中易受遗煤自燃影响，严重制约着老空区煤层气的安全高效开采。

目前针对老空区煤层气抽采过程中的防火研究甚少。中国专利CN105971563A公布了一种上、下部都为刀柱法开采形成的复合老空区的煤层气抽采方法；中国专利CN106014345A公布了一种下部垮落法形成的复合老空区的煤层气的抽采方法。但上述抽采技术仅适用于自然发火倾向性小、地表与老空区未沟通的简单工况。并不能用来解决老空区存在地面漏风通道以及遗煤自然发火性较强的复杂工况。中国专利CN110486079B公布了一种特厚煤层分层开采的瓦斯抽采方法，该方法运用沿空留巷技术，在沿空留巷巷道向下区段工作面回风巷施工钻孔，待工作面每经过一组钻孔，经钻孔对采空区瓦斯抽采完成后，便向已抽采瓦斯的采空区内注入氮气用于防灭火。虽然上述方法在一定程度上探索了在采空区瓦斯抽采过程防灭火，但这是在生产矿井边采边抽的前提下以及对采空区的情况有细致的了解和掌握的情况下进行的防灭火技术探索。而老空区瓦斯抽采防灭火属于矿井闭坑后全封闭空间内的防灭火，地面无法得知老空区内部情况，其内部不具备人员和设备可由井下巷道到达的条件。正由于此，老空区防灭火和生产矿井采动采空区防灭火有本质区别。因此，上述方法并不能完全适用于老空区瓦斯的抽采。综上所述，目前没有老空区地面抽采瓦斯的过程中如何防灭火的针对性方法。

事实上，煤层开采后，上覆岩层垮落，经过长时间充分发育，地面易形成裂缝，进而造成地表空气在地面钻井抽采负压的作用下进入老空区。尤其是对于埋藏比较浅的煤层，煤层开采后，极易形成地面裂缝。极大程度造成了满足遗煤自然发火条件，造成严重火灾事故（爆炸），进而造成地面钻井失效。对于老空区发生火灾，不同于采动采空区发火，各种灭火设备及人员不可由矿井原有巷道、硐室运输到老空区内部。因此，现有的采动采空区灭火技术无法应用到老空区防灭火中，当前老空区防灭火措施尚处于空白状态。因此，研究如何防止在瓦斯抽采过程中老空区发生火灾迫在眉睫。

发明内容

针对上述问题，本发明从防治老空区火灾以及安全高效抽采老空区煤层气的角度出发，提出了地面抽采高效多层位老空区煤层气的防灭火抽采技术，在保证安全的前提下，考虑经济成本，最大程度的利用了废弃煤层气资源。

本发明提供了一种地面高效抽采多层位老空区煤层气的防灭火抽采方法，包括以下步骤：