一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于井下煤层瓦斯抽采领域，特别涉及一种井下生石灰浆液凝固膨胀压裂煤层提高瓦斯抽采效率的方法。
【背景技术】
[0002]目前高瓦斯低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施包括水力冲孔、水力割缝、水力压裂、深孔预裂爆破等。水力冲孔瓦斯抽采方法是在钻孔的基础上，用水力冲刷钻孔，以达到扩大钻孔直径和冲洗钻孔壁煤粉，使钻孔壁有更好的渗透性。由于该方法对于提高煤体透气性效果甚小，作为抽采方法目前基本不再采用。水力割缝强化抽采瓦斯方法技术工艺复杂、技术难度大，还必须有一些特殊设备等原因，受当时的技术和设备限制，至今仍未大面积推广应用。水力压裂的工艺复杂，设备庞大、昂贵，较高的注水压力容易破坏巷道，诱导煤与瓦斯突出事故。深孔预裂爆破技术的装药工艺复杂，在爆破过程中容易出现“哑炮”等现象，且爆破的巨大能量会诱导煤与瓦斯突出的发生。
【发明内容】
[0003]本发明目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种向煤层中注入生石灰浆液膨胀压裂煤层以提高煤层透气性的方法。
[0004]本发明目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种在煤层中钻孔并注入生石灰浆膨胀压裂煤层以提高煤层透气性的方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下:
a)在煤层中运输巷和回风巷每间隔1.5-2.5m分别向垂直回风巷和运输巷方向施工一个胀裂孔，胀裂孔的孔深为运输巷与回风巷之间煤层I长度的1/2，其中回风巷方向的胀裂孔的轴线与运输巷方向相邻胀裂孔的中线重合。
[0006]b)向胀裂孔内插入一根注浆管，对胀裂孔孔口进行密封，形成第一密封段，第一封孔段位于松动圈之中，长度为4~5m，且第一封孔段里端距松动圈里端2~3m。
[0007]c)在相邻胀裂孔中间平行于胀裂孔布置一个抽采孔，抽采孔的孔深为胀裂孔孔深的 1/2。
[0008]d)向抽采孔内插入一根抽采管，对抽采孔孔□进行密封，形成第二密封段，第二封孔段位于松动圈之外，长度为4~5m，且第二封孔段的外端距松动圈里端2~3m。
[0009]e)由注浆管向胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆从运输巷和回风巷壁面渗出时，关闭注浆管上的第一阀门；
f)当生石灰浆液水化反应后膨胀并压裂胀裂孔周边煤层后，打开抽采管上设置的第一阀门，开始抽采煤层的瓦斯。
[0010]本发明具有下述有益效果:
I)向煤层中注入生石灰浆液，氧化钙与生石灰反应生成氢氧化钙，产生一定的胀裂煤层，使区域煤层的透气性大幅度增大，从而提高瓦斯的预抽率，相对缩短预抽期。
[0011]2)生石灰浆液主要成分是生石灰和水来源广泛，价格低廉，且煤层胀裂增透工艺简单易于在煤矿现场推广应用。
[0012]3)注浆孔中的封孔段位于松动圈之中，防止注入的浆液发生水化反应后大量散热，生成大量水蒸汽致使胀裂孔中压强增大发生喷孔事件的发生，提高了生产安全性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的在煤层钻孔示意图。
I 一煤层 2—运输巷 3—回风巷 4一胀裂孔 5—注浆管 6—第一封孔段 7—抽采孔8—抽采管9 一第二封孔段10—第一阀门 11 一第二阀门 12—松动圈。
【具体实施方式】
[0014]在煤层I中运输巷2和回风巷3每间隔1.5~2.5m分别向垂直回风巷3和运输巷2方向施工一个深度为运输巷2与回风巷3之间煤层I长度1/2的胀裂孔4，其中回风巷3方向的胀裂孔4的轴线与运输巷2方向的相邻胀裂孔4的中线重合。向胀裂孔4内插入一根注浆管5并对胀裂孔4孔口进行利用聚氨酯进行密封，形成第一密封段6，第一封孔段6的里端距离松动圈12里端2~3m，且处于松动圈12之中，第一封孔段6的长度为4~5m。第一封孔段6的里端距离松动圈12里端2~3m，且处于松动圈12之中，可以防止注入的浆液发生水化反应后大量散热，生成大量水蒸汽致使胀裂孔4中压强增大发生喷孔事件的发生。
[0015]在相邻胀裂孔4中间平行于胀裂孔4布置一个深度为胀裂孔4深度的1/2的抽采孔7。向抽采孔7内插入一抽采管8，对抽采孔7孔口利用聚氨酯进行密封，形成第二密封段9，第二封孔段9的外端距离松动圈里端2~3m，且处于松动圈12之外，第二封孔段9的长度为4~5m。由注浆管5向胀裂孔4内注入生石灰浆液，当生石灰浆从运输巷2和回风巷3壁面渗出时，关闭注浆管5上的第一阀门10。当生石灰浆液水化反应后膨胀并压裂胀裂孔4周边煤层I后，打开抽采管8上设置的第二阀门9，开始抽采煤层I的瓦斯。抽采孔7深度为胀裂孔4深度的1/2，这样的深度足够抽取该孔周围的瓦斯，可以减少施工量，加快施工速度。第二封孔段9的外端距离松动圈12里端2~3m，可以有效防止运输巷2和回风巷3中的空气在抽采负压作用下经松动圈12进入抽采孔7，导致抽采浓度下降。
[0016]所述生石灰浆液为质量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂组成，其中:生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂质量比为50:10:5:1。
[0017]所述水硬性物质为硅酸盐水泥；延缓剂为碳酸钠；减水剂为萘系高效减水剂。
【主权项】
1.一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透的方法，其特征在于包括下述步骤: a)在煤层中运输巷和回风巷每间隔1.5-2.5m分别向垂直回风巷和运输巷方向施工一个胀裂孔，向胀裂孔内插入一根注浆管，对胀裂孔孔口进行密封，形成第一封孔段； b)在相邻胀裂孔中间平行于胀裂孔布置一个抽采孔，向抽采孔内插入一根抽采管，对抽采孔孔口进行密封，形成第二封孔段； c)由注浆管向胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆从运输巷和回风巷壁面渗出时，关闭注浆管上的第一阀门； d)当生石灰浆液水化反应后膨胀并压裂胀裂孔周边煤层后，打开抽采管上设置的第二阀门，开始抽采胀裂孔周边发生胀裂的煤层中瓦斯。2.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透方法，其特征在于所述的胀裂孔和抽采孔的轴线重合。3.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透方法，其特征在于所述的胀裂孔的孔深为运输巷与回风巷之间煤层长度的1/2。4.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透方法，其特征在于所述的第一封孔段位于松动圈之中，长度为4~5m，且第一封孔段里端距松动圈里端2 ?3m ο5.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透方法，其特征在于所述的抽采孔的孔深为胀裂孔孔深的1/2。6.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透方法，其特征在于所述的第二封孔段位于松动圈之外，长度为4~5m，位于松动圈之外，且第二封孔段的外端距松动圈里端2?3m。
【专利摘要】一种用于井下煤层钻孔的孔内体积膨胀增透的方法，尤其适用于高瓦斯低透气性煤层钻孔瓦斯抽采。在煤层中施工一个运输巷与回风巷之间煤层长度一半的胀裂孔，并在巷道松动圈内对胀裂孔孔口进行密封；在相邻胀裂孔中间平行于胀裂孔布置孔深为胀裂孔孔深一半的抽采孔；向胀裂孔内注入生石灰浆液；生石灰浆液水化反应后膨胀并压裂胀裂孔周边煤体后，抽采孔开始抽采胀裂孔周边胀裂煤层的瓦斯。该方法能大范围、大幅度增大煤层透气性，从而提高瓦斯抽采效率，保证煤矿正常的采掘接替。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN104963670
【申请号】CN201510249962
【发明人】胡胜勇, 高磊, 冯国瑞, 崔东林, 陈少林, 高嫱, 张钰亭, 杨戈, 张奡
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月18日