[发明专利]煤矿井巷采气法

说明书

本发明为煤炭资源的综合开发技术，主要为天然气开发;它以已有采煤井巷为基础，再根据采集煤层气的需要，对新区进行开拓，并采取若干技术措施，以实现煤矿既采煤层气又采煤的双重任务。

煤层气（瓦斯）自古以来一直作为煤矿生产的主要危险因素，通过矿井通风排放出矿井。只有当煤层的瓦斯含量太大，靠通风排放，技术上有难度或经济上不合算时，才进行预先抽放，抽放的瓦斯才得到利用。我国自五十年代起即有抽放瓦斯的经验。这种抽放技术的特点是：中心目的是为了矿井安全;无论从全国煤矿或预先抽放瓦斯的矿井本身，被抽放和利用的瓦斯的比例均不大，抽放的时间也短;大部分瓦斯依然存在于煤体中，它们大部分通过通风系统白白排放，小部分由采出煤炭带出矿井，也没有利用。矿井排放的瓦斯是大气的重要污染源。美国自七十年代起开始从地面抽放和利用瓦斯，但这种地面钻井采气技术不考虑煤矿井巷的有利条件，投资很大，技术复杂，特别是对煤层的渗透率要求较高，它对渗透率低的煤层，特别是对我国的绝大多数煤层并不适用。

近年来，为了利用煤层气，有的矿井除预抽瓦斯外，还开始从采空区抽放瓦斯。有的煤炭公司要求各矿务局、煤矿抽放利用瓦斯，但至今未能实现利用大部分瓦斯的目标。有的城市煤气公司为寻找气源，也对煤层气利用寄与厚望，但引用外国地面采气技术，遇到了煤层渗透率过低、产气量没有商品价值的难题。总之，由于没有理想的采气方法，煤层气始终存在利用率过低或根本不利用的情况。

本发明的目的是提供一种适用于在煤矿中采集煤层气的方法，此方法的主要特征在于利用采煤巷道的有利条件，以较简单的技术充分开发利用煤层气资源。生产矿井采用这种采气技术，不影响煤矿正常的采煤生产与安全。本发明是这样实现的：

在现有矿井巷道的基础上，根据所需煤层气量（m³）、煤层含气量（m³/t煤）、煤层厚度和通过试验确定的采气期内的产气率（%）计算出需提前开拓区域的面积;

根据以后采煤的需要，并兼顾当前采气需要，决定采气巷道的延伸方向和长度（一般为采区长）及它们的间距（一般为回采工作面长度）;

根据煤层渗透率、实际瓦斯涌出速度和强化采气手段的影响半径等，选定钻孔密度，钻孔由巷道向两侧顺层或斜交布置，相邻两巷道在同一煤体的钻孔呈长短交错状布置，必要时亦可等深布置，钻孔间距为两倍的压裂半径;孔深小于或等于煤体宽度的1/2，孔径100mm;

根据煤层的物理、化学特征，选择适宜的强化采气手段，如压裂、割孔、酸洗等等，增强煤层的渗透性能;

在掘进过程、特别是有突出危险的煤层的掘进过程，要有专门的防突措施。除常规方法外，为确保单巷掘进安全，还应有与掘进同步延伸的内径不小于250mm的管子（“多用管”）;巷道用耐腐蚀、有防静电措施的玻璃钢支架支护，可维护20年;

多用管由玻璃钢管制成，具防静电性能，每隔15m有一特制三通，它有可收折和展开的把手，它展开时把手接长，可方便地将三通拧开。多用管的用途为：掘进时送风用;巷道某段被堵时，两端的三通拧开后可通过管子由铁线牵引的专用罐实现对饮食品、药物和液化空气等的传送;在巷道封闭后一般不再启封进人，多用管在封闭巷道前已把各三通打开，它可保证在巷道局部有冒落时仍然使巷道对流体畅通无阻;

巷道起始端用密封墙密闭，它的周缘均嵌入煤、岩体内，其强度应足以耐几十个（正、负）大气压，即在负压抽气或正压对煤体压气体时均能承受，并有3倍的安全系数;墙上有气压表、温度计、安全减压阀、排水阀和专门用于连接集气管路的带阀门接头、气体流量计。

采气过程可视煤层气涌出速度和需气量采取以下减增气措施：

1.当涌出气量大于需气量时，适当关小阀门，使巷道内煤层气压力升高，巷道起贮气罐的作用，较高的压力还使煤层气涌出量减小;

2.当自然涌出量小于正常需气量时，可采取增加采气面积，如在同煤层内再按正常间距增加采气巷道，或向邻近煤层或老空区打采气钻孔等等;