煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法与流程

本发明涉及瓦斯释放技术领域，特别是涉及煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法。

背景技术：

煤矿瓦斯是指天然气。植物在成煤过程中生成的大量气体，又称煤层气。腐植型的有机质，被细菌分解，可生成瓦斯；其后随着沉积物埋藏深度增加，在漫长的地质年代中，由于煤层经受高温、高压的作用，进入煤的碳化变质阶段，煤中挥发分减少，固定碳增加，又生成大量瓦斯，保存在煤层或岩层的注水压裂孔隙和裂隙内。

瓦斯突出多发生在煤矿开采过程中，又常被叫做“煤与瓦斯突出”。

瓦斯突出是一个灾害的专用术语，是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。

煤与瓦斯突出，是煤矿井下含瓦斯煤岩体多以碎粉状由煤层向采掘部位急剧运动、并伴随大量瓦斯喷出的一种强烈动力过程。是极为复杂的煤矿自然灾害，严重威胁着煤矿安全生产。

目前对高瓦斯含量的煤层，采取统一措施是打钻消除瓦斯突出危险后，才可以揭露煤层，进行煤巷掘进、工作面采煤等工作，针对高瓦斯矿井抽排时间需要5-30天，煤与瓦斯双突矿井抽排需要15-30天，甚至在地质元素复杂的矿井中需要几个月的时间才能达到瓦斯和煤层消除突出危险的目的，严重影响工程进度和煤矿产量，而且在此过程中，打钻数量多，煤体内的瓦斯气体容易通过打孔时产生的间隙溢出，容易造成安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法，包括如下步骤：

a、岩体或煤体打钻，针对整体或局部煤层的瓦斯释放时，在保证岩层强度的条件下，按正规瓦斯抽排钻孔布置图设计钻压裂孔的位置，并按照设计位置进行钻孔操作；

b、压裂孔钻至煤体，钻压裂孔时，钻孔设备需要钻通煤层底板，并钻至煤体内部，并深入煤体至少15m的深度，压裂孔需要钻两个以上；

c、管路连接，在钻好的压裂孔装入套管，并使套管的底部伸入煤体内部且顶部伸出煤层底板，在压裂孔顶部位于煤层底板表面位置利用密封圈或密封环对套管和压裂孔之间的间隙进行密封，保证密封效果，此时在套管顶部伸出煤层底板的部分安装交换器，用于在不同的时间进行压气或抽排操作，同时在不进行操作时对套管进行密封；

d、间歇抽注，将交换器与双向压力泵进行连接，将交换器切换至抽排模式，双向压力泵通过套管将煤体内的高浓度瓦斯进行初次抽排，抽排8-16h后，将交换器切换至压气模式，双向压力泵将空气进行压缩后通过套管注入煤体内，压缩空气由于其密度比瓦斯大，煤体底部的瓦斯就会被压缩空气挤至上层，压气8-16h后，将交换器切换至抽排模式，重复上述操作即可；

e、揭露煤层，间歇抽注结束后，将双向压力泵拆除，利用瓦斯浓度检测器检测套管内的剩余瓦斯浓度或瓦斯压力，当检测结果显示不会出现瓦斯突出的危险时，可进行巷井掘进，将煤层暴露后在进行后续操作，当检测结果显示依然存在瓦斯突出的危险时，需要重复上述操作，直至检测结果为不危险。

进一步的，所述步骤a和b中，打钻过程前，需要将设备通过副井和主井后经井底石门大巷运输至煤层底板运输巷。

进一步的，所述步骤d中，所述双向压力泵在进行压气时，其压气压力为0.5-15mpa。

进一步的，所述步骤d中，在压气后抽排前，需要将交换器切换至关闭状态，并保持2-5h，使压力空气对煤体中吸附的瓦斯进行置换，且便于对瓦斯进行挤压，使其上升，方便进行抽排操作。

进一步的，所述步骤d中，在使用抽吸机进行抽吸操作时，需要先使用瓦斯检测器对初始浓度、气体压力进行检测。

进一步的，所述步骤e中，当检测到的煤层残余瓦斯压力小于0.74mpa或残余瓦斯含量小于8m³/t时，判定为不会出现瓦斯突出的危险。

本发明的有益效果在于：通过将压力空气注入煤层内，将吸附性瓦斯变为浮游性瓦斯，降低瓦斯的危害，同时通过注入压力气体，方便将瓦斯挤压至上层位置，方便在抽排时将瓦斯抽出，通过间歇的压气和抽排操作，能够大量降低瓦斯浓度，减少瓦斯突出的危险；工艺布置简单，操作方便，缩短了瓦斯排放时间，从而加快煤矿开采效率。

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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的间歇式注入压力空气瓦斯抽排示意图；

图2是本发明的间歇式注入压力空气压裂示意图。

附图标记说明如下：

1、煤体；2、副井；3、主井；4、煤层底板；5、井底石门大巷；6、煤层底板运输巷；7、压裂孔；8、套管；9、交换器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法，包括如下步骤：

a、岩体或煤体1打钻，针对整体或局部煤层的瓦斯释放时，在保证岩层强度的条件下，按正规瓦斯抽排钻孔布置图设计钻压裂孔7的位置，并按照设计位置进行钻孔操作；

b、压裂孔7钻至煤体1，钻压裂孔7时，钻孔设备需要钻通煤层底板4，并钻至煤体1内部，并深入煤体1至少15m的深度，压裂孔7需要钻两个以上；

c、管路连接，在钻好的压裂孔7装入套管8，并使套管8的底部伸入煤体1内部且顶部伸出煤层底板4，在压裂孔7顶部位于煤层底板4表面位置利用密封圈或密封环对套管8和压裂孔7之间的间隙进行密封，保证密封效果，此时在套管8顶部伸出煤层底板4的部分安装交换器9，用于在不同的时间进行压气或抽排操作，同时在不进行操作时对套管8进行密封；

d、间歇抽注，将交换器9与双向压力泵进行连接，将交换器9切换至抽排模式，双向压力泵通过套管8将煤体1内的高浓度瓦斯进行初次抽排，抽排8-16h后，将交换器9切换至压气模式，双向压力泵将空气进行压缩后通过套管8注入煤体1内，压缩空气由于其密度比瓦斯大，煤体1底部的瓦斯就会被压缩空气挤至上层，压气8-16h后，将交换器9切换至抽排模式，重复上述操作即可；

e、揭露煤层，间歇抽注结束后，将双向压力泵拆除，利用瓦斯浓度检测器检测套管8内的剩余瓦斯浓度或瓦斯压力，当检测结果显示不会出现瓦斯突出的危险时，可进行巷井掘进，将煤层暴露后在进行后续操作，当检测结果显示依然存在瓦斯突出的危险时，需要重复上述操作，直至检测结果为不危险。

本实施例中，所述步骤a和b中，打钻过程前，需要将设备通过副井2和主井3后经井底石门大巷5运输至煤层底板运输巷6。

本实施例中，所述步骤d中，所述双向压力泵在进行压气时，其压气压力为0.5-1.5mpa。

本实施例中，所述步骤d中，在压气后抽排前，需要将交换器9切换至关闭状态，并保持2-5h，使压力空气对煤体1中吸附的瓦斯进行置换，且便于对瓦斯进行挤压，使其上升，方便进行抽排操作。

本实施例中，所述步骤d中，在使用抽吸机进行抽吸操作时，需要先使用瓦斯检测器对初始浓度、气体压力进行检测。

本实施例中，所述步骤e中，当检测到的煤层残余瓦斯压力小于0.74mpa或残余瓦斯含量小于8m³/t时，判定为不会出现瓦斯突出的危险。

实施例二：

煤矿注入压力空气快速释放瓦斯的方法，包括如下步骤：

a、岩体或煤体1打钻，针对整体或局部煤层的瓦斯释放时，在保证岩层强度的条件下，按正规瓦斯抽排钻孔布置图设计钻压裂孔7的位置，并按照设计位置进行钻孔操作；

b、压裂孔7钻至煤体1，钻压裂孔7时，钻孔设备需要钻通煤层底板4，并钻至煤体1内部，并深入煤体1至少15m的深度，压裂孔7需要钻两个以上；

c、管路连接，在钻好的压裂孔7装入套管8，并使套管8的底部伸入煤体1内部且顶部伸出煤层底板4，在压裂孔7顶部位于煤层底板4表面位置利用密封圈或密封环对套管8和压裂孔7之间的间隙进行密封，保证密封效果，此时在套管8顶部伸出煤层底板4的部分安装交换器9，用于在不同的时间进行压气或抽排操作，同时在不进行操作时对套管8进行密封；

d、间歇抽注，将交换器9与双向压力泵进行连接，将交换器9切换至抽排模式，双向压力泵通过套管8将煤体1内的高浓度瓦斯进行初次抽排，抽排8-16h后，将交换器9切换至压气模式，双向压力泵将空气进行压缩后通过套管8注入煤体1内，压缩空气由于其密度比瓦斯大，煤体1底部的瓦斯就会被压缩空气挤至上层，压气8-16h后，将交换器9切换至抽排模式，重复上述操作即可；

e、揭露煤层，间歇抽注结束后，将双向压力泵拆除，利用瓦斯浓度检测器检测套管8内的剩余瓦斯浓度或瓦斯压力，当检测结果显示不会出现瓦斯突出的危险时，可进行巷井掘进，将煤层暴露后在进行后续操作，当检测结果显示依然存在瓦斯突出的危险时，需要重复上述操作，直至检测结果为不危险。

本实施例中，所述步骤a和b中，打钻过程前，需要将设备通过副井2和主井3后经井底石门大巷5运输至煤层底板运输巷6。

本实施例中，所述步骤d中，所述双向压力泵在进行压气时，其压气压力为15mpa。

本实施例中，所述步骤d中，在压气后抽排前，需要将交换器9切换至关闭状态，并保持2-5h，使压力空气对煤体1中吸附的瓦斯进行置换，且便于对瓦斯进行挤压，使其上升，方便进行抽排操作。

本实施例中，所述步骤d中，在使用抽吸机进行抽吸操作时，需要先使用瓦斯检测器对初始浓度、气体压力进行检测。

本实施例中，所述步骤e中，当检测到的煤层残余瓦斯压力小于0.74mpa或残余瓦斯含量小于8m³/t时，判定为不会出现瓦斯突出的危险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。