专利名称：一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法
技术领域：
本发明属于煤系地层瓦斯抽放的技术领域，具体涉及一种在交流电场作用下对矿井煤层群上邻近煤层进行瓦斯抽放的方法。
背景技术：
随着国民经济的发展，煤炭产量逐年上升，矿井开拓、开采范围、开采深度和产量不断加大，导致矿井瓦斯涌出量越来越大，工作面瓦斯超限，严重威胁着矿井的安全生产。目前，解决矿井瓦斯涌出量的有效途径是瓦斯抽放或抽采，其主要影响因素为煤层赋存条件、瓦斯源、巷道开拓方式、时间配合、瓦斯基础参数和瓦斯利用要求等。按瓦斯源对瓦斯抽 放方法进行分类，主要为(I)开采层瓦斯抽放；(2)邻近层瓦斯抽放；(3)采空区瓦斯抽放；(4)围岩、溶洞及裂隙带瓦斯抽放。现行的上邻近层瓦斯抽放方法主要为(I)在工作面回风巷或瓦斯巷向上邻近煤层打穿层钻孔进行抽放；(2)在工作面回风巷沿开采层顶板布置水平长钻孔或高位钻孔进行抽放。其原理为在煤层群条件下，受开采层采掘活动的影响，其上邻近煤层处于卸压带，一方面煤体膨胀变形，煤层瓦斯解吸、透气性增加；另一方面煤岩体之间的孔一裂隙结构发生变化，煤层瓦斯渗流、扩散通道增大，使得该煤层瓦斯可采用上邻近层方法进行抽放。但对于煤层透气性系数小于O. I或钻孔瓦斯流量衰减系数大于O. 05的部分较难抽放上邻近煤层，现有的上邻近层抽放方法抽放效果较差甚至难以抽放。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足和缺陷，在现有上邻近层瓦斯抽放方法的基础上，提供一种在交流电场作用下对矿井煤层群上邻近煤层进行瓦斯抽放的方法，以此达到解决部分上邻近煤层瓦斯抽放困难的问题。为达到上述目的，本发明采用如下解决方案一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法，其特征在于它包含以下步骤
I、在上邻近层瓦斯抽放钻孔(4)内布置铁质绝缘电极(5)，铁质绝缘电极(5)直径为18mm 22mm，长度为开采层(I)顶板到上邻近层(2)顶板的距离；
II、防爆矿用变压变频电源(7)的一接线端连接铁质绝缘电极(5)，另一接线端接大地，防爆矿用变压变频电源(7)的上限功率为2000kW，频率范围为50Hz 1MHz，保安电流为5A;
III、根据计量仪(9)的瓦斯监测值，计算上邻近层的瓦斯抽放率，当瓦斯抽放率为O 10%、10% 30%和30% 80%时，防爆矿用变压变频电源(7)的功率范围依次为2000kW 1500kW、1500kW 500kff 和 500kff O,频率范围依次为 IMHz 50kHz、IOOkHz IkHz 和50kHz O，抽放时间为6 24个月。与现有技术相比较，本发明具有以下优点
I、本发明一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法，其特征在于是一种在交流电场作用下对矿井煤层群上邻近层进行瓦斯抽放的方法，该方法是以在上邻近层瓦斯抽放钻孔内布置的铁质绝缘电极作为一个电极，以大地作为另一个电极；
2、本发明一种矿井 上邻近层瓦斯抽放方法，交流电场作用使得上邻近层煤岩体孔一裂隙结构发生变化，孔隙孔径、孔隙率和孔隙连通性增加，导致上邻近层瓦斯渗流扩散通道增力口，尤其对于较难抽放的上邻近煤层，抽放率能达到30% 80% ；
3、本发明一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法，广泛用于高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的回采和掘进工作面上邻近层瓦斯涌出超限等方面。
图I、上邻近层瓦斯抽放方法中的交流电场布置正视 图2、上邻近层瓦斯抽放方法中的交流电场布置仰视图。图中1、开采层 2、邻近层 3、钻场 4、上邻近层瓦斯抽放钻孔5、铁质绝缘电极 6、矿用防爆阻燃导线7、防爆矿用变压变频电源8、接地桩9、计量仪 10、抽放管路
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例I :
某矿9#煤层工作面瓦斯主要来源于上邻近层8#煤层，采用低负压顶板倾斜穿层钻孔抽放瓦斯。在工作面回风巷每隔50m布置钻场，在钻场中施工垂直于工作面推进方向的顶板打11个扇形钻孔，钻孔长度为60m左右，终孔位置位于上方裂隙带内，抽放上邻近层瓦斯。但实际抽放效果并不良好，抽放率只有20%。在此基础上采用本发明方法进行上邻近层瓦斯抽放，其步骤为
I、在上邻近层瓦斯抽放钻孔4内布置铁质绝缘电极5，铁质绝缘电极直径为18_，长度为35m ；
II、防爆矿用变压变频电源7的一接线端连接铁质绝缘电极5，另一接线端接大地8，防爆矿用变压变频电源7的上限功率为IOOOkW,频率范围为300Hz 30kHz，保安电流为5A ；
III、根据计量仪9的瓦斯监测值，计算上邻近层的瓦斯抽放率，调节防爆矿用变压变频电源的频率，频率分别为1000 Hz,5000 HzUO kHz,20 kHz和30 kHz，抽放时间为12个月。
当上邻近层瓦斯涌出不再超限时，停止交流电场作用。实际抽放效果良好，抽放率为 63%。实施例2:
某矿3#煤层工作面瓦斯主要来源于上邻近层1#、2#煤层，采用顶板高位钻场走向穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯，但实际抽放效果并不良好。按照图I所示的上邻近层瓦斯抽放交流电场布置方式对上邻近层瓦斯进行抽放，防爆矿用变压变频电源7的上限功率为2000kW，频率范围为1000Hz 300kHz，保安电流为5A，实际抽放效果良好，抽放率为70%。其它同实施例I。实施例3:
某矿4#煤层工作面瓦斯主要来源于上邻近层3#煤层，采用高位钻孔抽采上邻近层瓦斯，但实际抽放效果并不良好。按照图I所示的上邻近层瓦斯抽放交流电场布置方式对上邻近层瓦斯进行抽放，铁质绝缘电极5直径为22_，长度为65m，实际抽放效果良好，抽放率为75%。其它同实施例I。·
权利要求
1. 一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法，其特征在于它包括以下步骤 I、在上邻近层瓦斯抽放钻孔内布置铁质绝缘电极，铁质绝缘电极直径为18mm 22mm，长度为开采层顶板到上邻近层顶板的距离； II、防爆矿用变压变频电源的一接线端连接铁质绝缘电极，另一接线端接大地，防爆矿用变压变频电源的上限功率为2000kW，频率范围为50Hz IMHz，保安电流为5A ； III、根据计量仪的瓦斯监测值，计算上邻近层的瓦斯抽放率，当瓦斯抽放率为O 10%、10% 30%和30% 80%时，防爆矿用变压变频电源的功率范围依次为2000kW 1500kW、1500kW 500kW和 500kW 0，频率范围依次为 IMHz 50kHz、IOOkHz IkHz 和 50 kHz 0，抽放时间为6 24个月。
全文摘要
一种矿井上邻近层瓦斯抽放方法，属于煤系地层瓦斯抽放技术领域，其特征在于该方法是以大地作为电极负极，在上邻近层瓦斯抽放钻孔内布置铁质绝缘电极作为电极正极，根据上邻近层瓦斯涌出情况施加不同功率和频率的交流变频电场。目的是确保工作面瓦斯不超限，有效解决煤层群上邻近层瓦斯抽放问题。本方法采用交流电场对矿井煤层群上邻近煤层进行瓦斯抽放，交流电场作用使得上邻近层煤岩体孔—裂隙结构发生变化，孔隙孔径、孔隙率和孔隙连通性增加，导致上邻近层瓦斯渗流扩散通道增加，因此抽放效果良好，尤其对于较难抽放的上邻近煤层，抽放率能达到30%～80%。
文档编号E21F7/00GK102817631SQ20121029622
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者李风珍, 王东, 贾存华, 孙春伟, 郑铜镖, 朱跃琴 申请人:山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司