一种固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法与流程

本发明属于煤矿安全开采技术领域，尤其涉及一种固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法。

背景技术

瓦斯抽采是治理煤矿井下瓦斯的根本手段。随着我国煤矿开采深度越来越深，煤层透气性越来越差，瓦斯压力和地应力越来越高，瓦斯抽采越来越困难。目前，我国常用的促进瓦斯抽采方法主要有水力化措施和炸药爆破措施。这两种措施主要从提高煤层透气性入手，提高瓦斯抽采效果。由于煤层中90%为吸附瓦斯，如何加快吸附瓦斯向游离瓦斯转变成为制约瓦斯抽采的难题。因此，寻找一种既能够提高煤层透气性，又能够促进瓦斯解吸的新方法，对于提高煤矿瓦斯抽采效率具有重要的意义。

研究表明，cao遇水后能够发生膨胀变形，同时产生大量的热量。但是cao与水反应剧烈，反应速率难以掌控。选择合适的cao和缓凝剂等材料组成混合固态物质。既能膨胀变形，压裂煤体从而提高透气性，同时产生大量热量，势必会有效促进瓦斯抽采。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种既能提高煤层透气性、又能加速煤层解吸的固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法，包括以下步骤，

（1）、准备60份cao和5份缓凝剂，将cao和缓凝剂均研磨至100～150μm，然后搅拌混合均匀，得到粉末状固态混合物；

（2）、在井下待抽采区域按照矩形阵列的方式钻出若干个抽采钻孔，施工完成后，水泥砂浆对抽采钻孔进行封孔，每个抽采钻孔均并联入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采；

（3）、在相邻两个抽采钻孔之间施工促抽钻孔，保障抽采钻孔在促抽钻孔影响范围之内，采用水泥砂浆对促抽钻孔进行封孔，水泥砂浆凝固形成封孔段，并预留出物料注入管和注水管，注水管位于封孔段的最上部；

（4）、物料注入管通过粉状物料下料装置连接井下的压风管道，将步骤（1）中配制的粉末状固态混合物放入粉状物料下料装置内，将粉末状固态混合物注入到促抽钻孔内；注水孔起到向外排气的作用；注满后卸下粉状物料下料装置，封死物料注入管；

（5）、通过注水管向促抽钻孔内注入水，由于促抽钻孔位于相邻两个抽采钻孔之间，利用cao遇水膨胀放热的特性，对煤体进行压裂的同时加热促进抽采钻孔的瓦斯解吸；

（6）、注水完成后，封死注水管，缓凝剂降低cao与水反应的速率，延长膨胀放热的时间，提高瓦斯解吸的效果。

缓凝剂为葡萄糖酸盐。

施工穿层钻孔时，抽采钻孔与促抽钻孔的孔底间距为8-10m；施工顺层钻孔时，抽采钻孔与促抽钻孔的孔底间距为6-8m。

粉状物料下料装置包括上粗下细呈圆锥筒型的容器，容器下端口连接有供风管，供风管的一端与物料注入管的外端连接，供风管的另一端与压风管道连接，供风管上设置有邻近压风管道的风量调节阀，容器顶部中央设置有防爆电机，防爆电机的主轴垂直朝下并同轴向连接有伸入到容器内的搅拌轴，搅拌轴上设置有螺旋叶片，容器内下部设置有限位架，搅拌轴下端部穿过并与限位架转动连接。

步骤（4）的具体过程为，粉末状固态混合物放入容器内，开启防爆电机，防爆电机带动搅拌轴和螺旋叶片转动，螺旋叶片将粉末状固态混合物向下输送到供风管内，高压风将落入到供风管内的粉末状固态混合物输送到促抽钻孔内，根据下料速度的大小调整风量调节阀的开度，避免供风管内粉末状固态混合物堵塞。

采用上述技术方案，本发明主要利用cao遇水膨胀放热的特性，进行压裂煤体的同时加热促进瓦斯解吸，从而达到促进瓦斯抽采的目的。在相邻两个抽采钻孔之间开设促抽钻孔，使cao遇水膨胀放热能影响到相邻的抽采钻孔，提高瓦斯解吸的效果。并设计出注入cao和缓凝剂的粉末状固态混合物的专用下料装置，利用井下的压风管道，不易堵塞，便于操作。同时向促抽钻孔注入的水要适量，因为促抽钻孔内会有不少积水和渗水参与反应。

本发明设首先在煤层中交替布置抽采钻孔和促抽钻孔，接着利用一种固态物质在促抽钻孔内膨胀、发热的特性，通过固态粉末物质膨胀压裂煤体，提高煤体透气性，同时，通过固态粉末物质发热，促进瓦斯快速解吸，从两方面达到促进瓦斯抽采的目的。该技术可以显著提高煤体透气性，加速瓦斯解吸，使得瓦斯抽采效率提高50%以上。该方法安全可靠、成本低廉、简单易行。

附图说明

图1是本发明中固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法的断面示意图；

图2是本发明的抽采钻孔和促抽钻孔的交叉布置平面示意图；

图3是图1中粉状物料下料装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明的一种固态物质静态增透加热促进瓦斯抽采方法，包括以下步骤，

（1）、准备60份cao和5份缓凝剂，将cao和缓凝剂均研磨至100～150μm，然后搅拌混合均匀，得到粉末状固态混合物；

（2）、在井下待抽采区域按照矩形阵列的方式钻出若干个抽采钻孔1，施工完成后，水泥砂浆对抽采钻孔1进行封孔，每个抽采钻孔1均并联入瓦斯抽采管网5进行瓦斯抽采；

（3）、在相邻两个抽采钻孔1之间施工促抽钻孔2，保障抽采钻孔1在促抽钻孔2影响范围之内，采用水泥砂浆对促抽钻孔2进行封孔，水泥砂浆凝固形成封孔段，并预留出物料注入管3和注水管（图中未示意），注水管位于封孔段的最上部；

（4）、物料注入管3通过粉状物料下料装置14连接井下的压风管道4，将步骤（1）中配制的粉末状固态混合物放入粉状物料下料装置14内，将粉末状固态混合物注入到促抽钻孔2内；注水孔起到向外排气的作用；注满后卸下粉状物料下料装置14，封死物料注入管3；

（5）、通过注水管向促抽钻孔2内注入水，由于促抽钻孔2位于相邻两个抽采钻孔1之间，利用cao遇水膨胀放热的特性，对煤体进行压裂的同时加热促进抽采钻孔1的瓦斯解吸；

（6）、注水完成后，封死注水管，缓凝剂降低cao与水反应的速率，延长膨胀放热的时间，提高瓦斯解吸的效果。

缓凝剂为葡萄糖酸盐。

施工穿层钻孔时，抽采钻孔1与促抽钻孔2的孔底间距为8-10m；施工顺层钻孔时，抽采钻孔1与促抽钻孔2的孔底间距为6-8m。

粉状物料下料装置14包括上粗下细呈圆锥筒型的容器6，容器6下端口连接有供风管7，供风管7的一端与物料注入管3的外端连接，供风管7的另一端与压风管道4连接，供风管7上设置有邻近压风管道4的风量调节阀8，容器6顶部中央设置有防爆电机9，防爆电机9的主轴垂直朝下并同轴向连接有伸入到容器6内的搅拌轴10，搅拌轴10上设置有螺旋叶片11，容器6内下部设置有限位架12，搅拌轴10下端部穿过并与限位架12转动连接。

步骤（4）的具体过程为，粉末状固态混合物放入容器6内，开启防爆电机9，防爆电机9带动搅拌轴10和螺旋叶片11转动，螺旋叶片11将粉末状固态混合物向下输送到供风管7内，高压风将落入到供风管7内的粉末状固态混合物输送到促抽钻孔2内，根据下料速度的大小调整风量调节阀8的开度，避免供风管7内粉末状固态混合物堵塞。

图3中的箭头的风向。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。