一種含瓦斯煤體多級增透方法技術

本發明專利技術公開了一種含瓦斯煤體多級增透方法，首先，確定煤層賦存區域地質條件、煤的變質程度、煤的種類及瓦斯參數；其次，根據煤層是否處于斷層、褶曲部位，采取不同方案實現含瓦斯煤體的一級增透并對增透效果進行檢驗，若滿足預定效果，則利用一級增透的方案對整個煤層進行增透；若不滿足預定效果，則在一級增透的基礎上，對含瓦斯煤體進行二級酸化增透；最后，待二級酸化增透結束，對含瓦斯煤體進行瓦斯抽采。本發明專利技術根據煤層不同賦存區域地質概況制定不同增透方案，具有較強的針對性，同時采取多級增透后極大地增加了煤層透氣性，提高了瓦斯抽采率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種含瓦斯煤體增透方法，尤其涉及一種含瓦斯煤體多級增透方法，屬于煤礦防瓦斯突出安全治理

技術介紹
我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭在我國能源結構中占有重要地位。近年來，我國煤礦在安全上的投入極大，也取得了較好的效果。然而煤礦事故時有發生。統計表明，礦井瓦斯事故和頂板事故占總事故的80%以上，其中礦井瓦斯事故因危害度強、傷亡率高、造成經濟損大而成為煤礦的第一殺手。可見，礦井瓦斯治理成為減少甚至杜絕瓦斯事故的根本所在。而滲透率低已經成為制約煤層瓦斯抽采的關鍵因素，提高煤層滲透率，是瓦斯災害治理和資源利用的根本途徑。工程實踐表明，含瓦斯煤體的滲透性與其本身的完整性及所處的應力環境相關，不同賦存區域的含瓦斯煤體滲透性差異顯著。目前煤層增透的主要技術方法有水力壓裂增透、高壓水射流擴孔增透、水力割縫增透、深孔控制預裂爆破增透等，這些方法在一定程度上取得了積極效果，然而也存在著某些缺陷，主要體現在兩方面：一是技術本身上的缺陷，主要表現為：卸壓增透效果持續性差，可能導致局部應力集中、突出危險性增加甚至誘發沖擊-突出復合型動力災害；二是與煤層適應性問題，主要表現為：在褶曲地帶的含瓦斯煤體由于瓦斯含量高、煤粒度小、殘余力學強度低、滲透率低、水敏性強等突出特性，水利化措施尤其是水力壓裂效果甚微，往往達不到預期的增透效果。專利技術專利-一種氣液固三相耦合爆破弱化沖擊地壓及增透方法（CN103161493B），其主要是向爆破孔注水后再進行爆破，使普通氣固兩相爆破轉變為氣液固三相爆破，利用通過水壓爆破產生水中沖擊波、射流及二次壓力波等作用來增強爆破效果，但該方案存在煤層吸水速度慢，煤體彈性能降低不充分、注水耗時長且工程量大的問題。專利技術專利-化學反應防治煤層沖擊地壓的方法（CN103061766B）通過配置堿性溶液注入煤體，利用堿性溶液可溶解煤中有機物，進而消除沖擊傾向性，但主要是針對Ro,max＜0.6%的低階煤層，適用性上受到制約。專利技術專利-一種煤層氣近井地帶化學解堵方法（CN103541713B）通過在煤儲層近井地帶的煤層段注入適量乙醇，對煤進行萃取和抽提，從而達到提高煤儲層的孔隙度和滲透率的目的，但該方案成本較高且利用乙醇對煤萃取和抽提的能力有限。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種含瓦斯煤體多級增透方法，在確定煤層賦存區域地質條件、煤的變質程度、煤的種類及瓦斯參數的前提下，根據煤層是否處于斷層、褶曲部位，采取不同方案實現含瓦斯煤體的一級增透并對增透效果進行檢驗，若滿足預定效果，則利用一級增透的方案對整個煤層進行增透；若不滿足預定效果，則在一級增透的基礎上，對含瓦斯煤體進行二級酸化增透；待二級酸化增透結束，對含瓦斯煤體進行瓦斯抽采。為實現上述目的，采用如下技術方案：一種含瓦斯煤體多級增透方法，包含以下步驟：（a）確定煤層賦存區域地質條件、煤的變質程度、煤的種類及瓦斯參數；（b）根據步驟（a），若煤層處于斷層、褶曲部位，采用二氧化碳爆破或高壓水爆實現含瓦斯煤體的一級增透；反之，采取水力壓裂實現含瓦斯煤體的一級增透；（c）根據步驟（b）對一級增透的效果進行檢驗，若滿足預定效果，則利用一級增透的方案對整個煤層繼續進行增透；若不滿足預定效果，則在一級增透的基礎上，對含瓦斯煤體進行二級酸化增透；（d）待二級酸化增透結束，對含瓦斯煤體進行瓦斯抽采。進一步，步驟（b）中所述褶曲為向斜或背斜。進一步，步驟（b）中所述斷層為逆斷層。進一步，步驟（c）中所述對一級增透的效果進行檢驗，其具體方法為：以一級增透后的單孔平均瓦斯抽采純量為依據，若滿足，為未增透時的單孔平均瓦斯抽采純量，單位為m3·min-1，則一級增透效果合格；否則采取二級酸化增透。進一步，步驟（c）中所述二級酸化增透的措施為：對一級增透的含瓦斯煤體注入質量分數分別對應為15%-20%、2%-4%、1%-2%的鹽酸、氫氟酸、醋酸的混合酸液。本專利技術具有如下有益效果：1.在充分考慮含瓦斯煤體的滲透性與其本身的完整性及所處的應力環境相關性的前提下，結合不同賦存區域含瓦斯煤體滲透率的差異行，針對斷層、褶曲部位的含瓦斯煤體與非斷層、褶曲部位的含瓦斯煤體分別采取不同增透措施并對增透效果檢驗，且提出了二級酸化增透，針對性、目的性強，增透效果顯著。2.二級酸化增透采用鹽酸、氫氟酸及醋酸等多組分酸性溶液，其中以鹽酸作為主體酸，可有效溶解煤中的碳酸鹽巖類礦物成分及硫化物，并且在煤層中保持較低PH值，可抑制氫氧化鐵沉淀生成；氫氟酸作為一種輔助酸，用于溶解煤層中所含有的硅酸鹽巖類礦物成分；醋酸作為有機酸，屬于弱酸起輔助作用，可緩蝕緩速酸化能力，進而可使酸化程度最優化，同時酸化屬于放熱反應，更有利于吸附瓦斯的解吸釋放，進而增加煤層透氣性，提高瓦斯抽采率。3.煤中所含可與酸性溶液反應的主要碳酸鹽及硫化物屬于煤的無機物質中的礦物質類，是有害成分且是煤中的主要雜質，在一級增透不明顯的情況下采取二級酸化增透，實現增透的同時也提高了煤的質量和利用價值，是一種一舉兩得的舉措。4.針對不同賦存區域含瓦斯煤體進行多級增透，不僅顯著增加了煤層的透氣性，提高了瓦斯抽采率，而且對于沖擊地壓-煤與瓦斯突出等煤礦復合動力災害的防治也具有積極意義。附圖說明圖1是本專利技術一種含瓦斯煤體多級增透方法流程圖。圖2是本專利技術實施例方案中多級增透前后單孔平均瓦斯抽采純量分布柱狀圖。具體實施方式為充分體現本專利技術的特征與優點，下面將結合具體實施例及附圖予以詳細敘述。研究背景：某礦C2煤層11105工作面，采用走向長壁采煤法開采，其中傾向長度80m，走向長度600m，厚度0.75-2.25m，平均厚度1.5m，煤層傾角2°，煤層結構較簡單、層位較穩定、附近無斷層、褶曲等構造，區內可采，屬較穩定型煤層。上距C3煤層平均17.35m，下距C1煤層平均24.65m，頂板巖性為泥巖及砂質泥巖局部含有粉砂巖，底板巖性以粉砂質泥巖為主。現場測定絕對瓦斯壓力最高達1.95MPa，最低1.25MPa，直接法測定煤層高瓦斯含量最高達21.4468m3/t，屬于典型煤與瓦斯突出型礦井，煤層中硬，無煙煤，變質程度高，煤質較好，透氣性系數0.012m2/(MPa2·d)，屬于典型含瓦斯難抽煤層。如圖1所示，一種含瓦斯煤體多級增透方法，包含步驟如下：在該礦11105工作面回風巷中以30°傾角沿煤層開設多個鉆孔，其中以一個控制孔與一個導向孔組成一個增透單元，以5m距離等間距分別在傾斜方向布置8個增透單元，走向方向布置7個增透單元作為一個增透階段，根據走向長度總共劃分為10個增透階段。步驟1，對工作面前3個增透階段不采取任何增透措施直接進行鉆孔瓦斯預抽并獲取未增透時的單孔平均瓦斯抽采純量（0.0016m3·min-1）；對工作面最后3個增透階段實施水力壓裂增透并獲取增透后的單孔平均瓦斯抽采純量；步驟2，分別將未增透時的單孔平均瓦斯抽采純量（0.0016m3·min-1）及實施水力壓裂增透后的單孔平均瓦斯抽采純量（0.104m3·min-1），發現并不滿足；因此，需要實施二次酸化增透；步驟3，在前期水力壓裂增透的基礎上，通過對增透單元注入質量分數分別對應為15%-20%、2%-4%、1%-2%的鹽酸、氫氟酸、醋酸的混合酸液封孔并保本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含瓦斯煤體多級增透方法，其特征是，包含以下步驟：（a）確定煤層賦存區域地質條件、煤的變質程度、煤的種類及瓦斯參數；（b）根據步驟（a），若煤層處于斷層、褶曲部位，采用二氧化碳爆破或高壓水爆實現含瓦斯煤體的一級增透；反之，采取水力壓裂實現含瓦斯煤體的一級增透；（c）根據步驟（b）對一級增透的效果進行檢驗，若滿足預定效果，則利用一級增透的方案對整個煤層繼續進行增透；若不滿足預定效果，則在一級增透的基礎上，對含瓦斯煤體進行二級酸化增透；（d）待二級酸化增透結束，對含瓦斯煤體進行瓦斯抽采。

【技術特征摘要】
1.一種含瓦斯煤體多級增透方法，其特征是，包含以下步驟：（a）確定煤層賦存區域地質條件、煤的變質程度、煤的種類及瓦斯參數；（b）根據步驟（a），若煤層處于斷層、褶曲部位，采用二氧化碳爆破或高壓水爆實現含瓦斯煤體的一級增透；反之，采取水力壓裂實現含瓦斯煤體的一級增透；（c）根據步驟（b）對一級增透的效果進行檢驗，若滿足預定效果，則利用一級增透的方案對整個煤層繼續進行增透；若不滿足預定效果，則在一級增透的基礎上，對含瓦斯煤體進行二級酸化增透；（d）待二級酸化增透結束，對含瓦斯煤體進行瓦斯抽采。2.根據權利要求1所述的一種含瓦斯煤體多級增透方法，其特征是，步驟（b）中所述褶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田成林，
申請(專利權)人：田成林，
類型：發明
國別省市：山東;37