提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，特别是涉及一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法。

背景技术：

钻孔瓦斯抽采是有效防治煤矿瓦斯事故的有效途径。但是，对于低渗透性的煤层，存在抽采瓦斯浓度低、抽采时间长、抽采效果差等问题。其中，传统的钻孔抽采方式，封孔深度的确定多依据主观判断，钻孔的封孔不能有效阻隔外部空气的涌入，从而降低了抽采瓦斯的浓度，并且由于空气的涌入使抽采时间长，瓦斯抽采效率低；除此之外，传统的钻孔抽采方式，瓦斯的抽采半径小，瓦斯抽采效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，实现定量确定封孔深度，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率。

本发明提供一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，包括以下步骤:

步骤一，在抽采钻孔的旁边的煤体中进行采样钻孔的钻探，在采样钻孔的钻探过程中，采集钻屑量最大处的钻进深度M_G，采集钻屑粒度最大处的钻进深度M_S，采集钻进过程中响声最大处的钻进深度M_V；

步骤二，确定抽采钻孔内从煤壁起的封孔深度L_F1，L_F1＝M_G/a+M_S/b+M_V/c，在大于或等于L_F1的距离内，于抽采管的外表面至抽采钻孔的空间充填封堵材料，其中，1.5≤a≤2.5，4≤b≤6，4≤c≤6，L_F1、M_G、M_S和M_V的单位为米；

步骤三，确定抽采钻孔内从煤壁起至封堵面的距离L_F2，L_F2＝L_F1-1，在L_F2的位置处设置封堵面，其中，L_F1、L_F2的单位为米。

进一步的，步骤一中，在抽采钻孔的同一水平位置的煤体中进行采样钻孔的钻探。

进一步的，步骤一中，当在同一水平位置有多个抽采钻孔时，在相邻的抽采钻孔的中间位置的煤体中进行采样钻孔的钻探。

进一步的，步骤三中，在L_F2的位置处沿周向开设第一割缝，在第一割缝内注浆形成封堵面。

进一步的，利用高压水射流开设第一割缝。

进一步的，还包括步骤四：在抽采钻孔内沿周向开设多个第二割缝。

进一步的，在抽采钻孔内沿周向等间距开设多个第二割缝。

进一步的，利用高压水射流开设第二割缝。

进一步的，步骤二中，抽采管的长度大于封堵材料沿抽采钻孔的长度。

进一步的，步骤二中，于抽采钻孔封孔深度L_F1的两端于抽采管的外表面套设有橡胶套。

与现有技术相比，本发明的提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法具有以下特点和优点：

1、本发明的提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，定量确定封孔深度，以提增强抽采钻孔的封孔的密封效果，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率；

2、本发明的提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，于抽采钻孔的末端设置橡胶套，定量确定封堵面的位置，以进一步增强抽采钻孔的封孔的密封效果，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率；

3、本发明的提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，开设多个第二割缝，增强低渗透性煤层瓦斯的渗透系数，增大瓦斯抽采范围，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采量和抽采效率。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法中抽采钻孔结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法中抽采钻孔抽采效果图；

其中，

1、负压源管，2、橡胶套，3、封堵材料，4、抽采管，5、封堵面，6、煤体，7、抽采钻孔，8、第二割缝，9、抽采边界。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例提供一种提高低渗透性煤层瓦斯钻孔抽采效率的方法，包括以下步骤:

步骤一，在相邻的抽采钻孔7的中间位置的同一水平位置的煤体6中进行采样钻孔的钻探，在采样钻孔的钻探过程中，采样钻孔每钻进一米收集并记录钻进深度M(M₁M₂M₃……)、钻屑量G(G₁G₂G₃……)、钻屑粒度S(S₁S₂S₃……)和钻进过程中的响声V(V₁V₂V₃……)，汇总成表格，确定钻屑量最大处的钻进深度M_G、钻屑粒度最大处的钻进深度M_S和钻进过程中响声最大处的钻进深度M_V；

步骤二，确定抽采钻孔7内从煤壁起的封孔深度L_F1，L_F1＝M_G/a+M_S/b+M_V/c，在大于或等于L_F1的距离内，抽采管4的外端装配连接负压源管1，负压源管1连接负压源，于抽采管4的外表面至抽采钻孔7的空间充填封堵材料3，定量确定封孔深度后确定充填封堵材料3的充填空间，以增强抽采钻孔7的封孔的密封效果，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率；设置抽采管4的长度大于封堵材料3沿抽采钻孔7的长度，于抽采钻孔7封孔深度L_F1的两端于抽采管4的外表面套设有橡胶套2，以进一步增强抽采钻孔7的封孔的密封效果，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率，其中，1.5≤a≤2.5，4≤b≤6，4≤c≤6，L_F1、M_G、M_S和M_V的单位为米；

步骤三，确定抽采钻孔7内从煤壁起至封堵面5的距离L_F2，L_F2＝L_F1-1，在L_F2的位置处沿周向利用高压水射流开设第一割缝，第一割缝的半径为400mm至600mm，在第一割缝内注浆形成封堵面5，定量确定封堵面5的位置，以进一步增强抽采钻孔7的封孔的密封效果，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采效率，其中，L_F1、L_F2的单位为米；

步骤四，在抽采钻孔7内沿周向每隔3至5米等间距利用高压水射流开设多个第二割缝8，第二割缝8的半径为700mm-900mm，以增强低渗透性煤层瓦斯的渗透系数，增大瓦斯抽采范围，提高低渗透性煤层瓦斯的抽采量和抽采效率，如图2所示为瓦斯的抽采边界9。

需要说明的是，步骤二中，先在抽采钻孔7封孔深度L_F1的两端用橡胶套2进行封堵，再通过注浆管对抽采钻孔7封孔深度L_F1之间进行注浆，在注浆压力的作用下，浆液向抽采钻孔7内壁渗透并填充抽采钻孔7周围裂缝，在注浆压力作用下可以劈裂、扩展抽采钻孔7周边煤体6裂隙充填孔隙和煤体6凹凸面，增大浆液扩散范围，同时，在大渗透压力梯度作用下深入煤体6微裂隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后形成树枝状分布，并与煤体6的颗粒固结在一起，有效密封漏气通道。步骤二中，抽采钻孔7的封孔深度L_F1是决定封孔质量的关键因素。封孔深度L_F1的确定原则是在保证瓦斯抽放效果的前提下尽可能的缩短封孔程度，如果抽放钻孔L_F1的封孔深度过短，则钻孔封孔段就会处于卸压区范围内，封孔段周围煤体的裂隙和裂缝就会成为瓦斯向外泄露的通道，此外，在孔口负压的影响下，巷道空气会沿着通道进入抽采钻孔7而被吸入抽采管4，导致抽采效率降低，达不到抽采目的；如果封孔深度L_F1过大，则卸压区及抽采钻孔7封孔段的瓦斯无法抽采，形成抽采盲区，给矿井的正常生产造成安全隐患；一旦封孔深度L_F1超过了巷帮应力峰值所在位置，在高应力作用下，煤体6的渗透率降低，不利于应力峰值点两侧的瓦斯流动，影响巷帮至应力峰值点范围的的瓦斯抽放效果。此外，封孔深度L_F1过长还会造成一定程度的材料浪费，并且会增大工作人员劳动强度，给抽采工作带来不便。合理的封孔深度L_F1应该穿过巷道卸压区范围到达应力升高区范围，同时应该小于巷帮到应力峰值点的距离。步骤三中，通过在抽采钻孔7内L_F2处使用高压水射流沿走向开设第一割缝，并在第一割缝内注浆形成封堵面5，在封堵面5半径范围内浆液在第一割缝内渗透并填充第一割缝周围的裂缝，可以有效阻断裂隙的贯通，由于封堵面5在抽采管4的抽采口之前，通过封堵面5的阻隔作用，有效的阻挡外部空气通过煤体6的裂缝进入抽采钻孔7内部，有效的提高抽采瓦斯浓度，提高抽采效率。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。