專利名稱：一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤系地層瓦斯抽放的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在交流電場(chǎng)作用下對(duì)礦井煤層群上鄰近煤層進(jìn)行瓦斯抽放的方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭產(chǎn)量逐年上升，礦井開拓、開采范圍、開采深度和產(chǎn)量不斷加大，導(dǎo)致礦井瓦斯涌出量越來(lái)越大，工作面瓦斯超限，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。目前，解決礦井瓦斯涌出量的有效途徑是瓦斯抽放或抽采，其主要影響因素為煤層賦存條件、瓦斯源、巷道開拓方式、時(shí)間配合、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)和瓦斯利用要求等。按瓦斯源對(duì)瓦斯抽 放方法進(jìn)行分類，主要為(I)開采層瓦斯抽放；(2)鄰近層瓦斯抽放；(3)采空區(qū)瓦斯抽放；(4)圍巖、溶洞及裂隙帶瓦斯抽放?，F(xiàn)行的上鄰近層瓦斯抽放方法主要為(I)在工作面回風(fēng)巷或瓦斯巷向上鄰近煤層打穿層鉆孔進(jìn)行抽放；(2)在工作面回風(fēng)巷沿開采層頂板布置水平長(zhǎng)鉆孔或高位鉆孔進(jìn)行抽放。其原理為在煤層群條件下，受開采層采掘活動(dòng)的影響，其上鄰近煤層處于卸壓帶，一方面煤體膨脹變形，煤層瓦斯解吸、透氣性增加；另一方面煤巖體之間的孔一裂隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，煤層瓦斯?jié)B流、擴(kuò)散通道增大，使得該煤層瓦斯可采用上鄰近層方法進(jìn)行抽放。但對(duì)于煤層透氣性系數(shù)小于O. I或鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)大于O. 05的部分較難抽放上鄰近煤層，現(xiàn)有的上鄰近層抽放方法抽放效果較差甚至難以抽放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，在現(xiàn)有上鄰近層瓦斯抽放方法的基礎(chǔ)上，提供一種在交流電場(chǎng)作用下對(duì)礦井煤層群上鄰近煤層進(jìn)行瓦斯抽放的方法，以此達(dá)到解決部分上鄰近煤層瓦斯抽放困難的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下解決方案一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法，其特征在于它包含以下步驟
I、在上鄰近層瓦斯抽放鉆孔(4)內(nèi)布置鐵質(zhì)絕緣電極(5)，鐵質(zhì)絕緣電極(5)直徑為18mm 22mm，長(zhǎng)度為開采層(I)頂板到上鄰近層(2)頂板的距離；
II、防爆礦用變壓變頻電源(7)的一接線端連接鐵質(zhì)絕緣電極(5)，另一接線端接大地，防爆礦用變壓變頻電源(7)的上限功率為2000kW，頻率范圍為50Hz 1MHz，保安電流為5A;
III、根據(jù)計(jì)量?jī)x(9)的瓦斯監(jiān)測(cè)值，計(jì)算上鄰近層的瓦斯抽放率，當(dāng)瓦斯抽放率為O 10%、10% 30%和30% 80%時(shí)，防爆礦用變壓變頻電源(7)的功率范圍依次為2000kW 1500kW、1500kW 500kff 和 500kff O,頻率范圍依次為 IMHz 50kHz、IOOkHz IkHz 和50kHz O，抽放時(shí)間為6 24個(gè)月。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法，其特征在于是一種在交流電場(chǎng)作用下對(duì)礦井煤層群上鄰近層進(jìn)行瓦斯抽放的方法，該方法是以在上鄰近層瓦斯抽放鉆孔內(nèi)布置的鐵質(zhì)絕緣電極作為一個(gè)電極，以大地作為另一個(gè)電極；
2、本發(fā)明一種礦井 上鄰近層瓦斯抽放方法，交流電場(chǎng)作用使得上鄰近層煤巖體孔一裂隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙孔徑、孔隙率和孔隙連通性增加，導(dǎo)致上鄰近層瓦斯?jié)B流擴(kuò)散通道增力口，尤其對(duì)于較難抽放的上鄰近煤層，抽放率能達(dá)到30% 80% ；
3、本發(fā)明一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法，廣泛用于高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井的回采和掘進(jìn)工作面上鄰近層瓦斯涌出超限等方面。


圖I、上鄰近層瓦斯抽放方法中的交流電場(chǎng)布置正視 圖2、上鄰近層瓦斯抽放方法中的交流電場(chǎng)布置仰視圖。圖中1、開采層 2、鄰近層 3、鉆場(chǎng) 4、上鄰近層瓦斯抽放鉆孔5、鐵質(zhì)絕緣電極 6、礦用防爆阻燃導(dǎo)線7、防爆礦用變壓變頻電源8、接地樁9、計(jì)量?jī)x 10、抽放管路
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I :
某礦9#煤層工作面瓦斯主要來(lái)源于上鄰近層8#煤層，采用低負(fù)壓頂板傾斜穿層鉆孔抽放瓦斯。在工作面回風(fēng)巷每隔50m布置鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)中施工垂直于工作面推進(jìn)方向的頂板打11個(gè)扇形鉆孔，鉆孔長(zhǎng)度為60m左右，終孔位置位于上方裂隙帶內(nèi)，抽放上鄰近層瓦斯。但實(shí)際抽放效果并不良好，抽放率只有20%。在此基礎(chǔ)上采用本發(fā)明方法進(jìn)行上鄰近層瓦斯抽放，其步驟為
I、在上鄰近層瓦斯抽放鉆孔4內(nèi)布置鐵質(zhì)絕緣電極5，鐵質(zhì)絕緣電極直徑為18_，長(zhǎng)度為35m ；
II、防爆礦用變壓變頻電源7的一接線端連接鐵質(zhì)絕緣電極5，另一接線端接大地8，防爆礦用變壓變頻電源7的上限功率為IOOOkW,頻率范圍為300Hz 30kHz，保安電流為5A ；
III、根據(jù)計(jì)量?jī)x9的瓦斯監(jiān)測(cè)值，計(jì)算上鄰近層的瓦斯抽放率，調(diào)節(jié)防爆礦用變壓變頻電源的頻率，頻率分別為1000 Hz,5000 HzUO kHz,20 kHz和30 kHz，抽放時(shí)間為12個(gè)月。
當(dāng)上鄰近層瓦斯涌出不再超限時(shí)，停止交流電場(chǎng)作用。實(shí)際抽放效果良好，抽放率為 63%。實(shí)施例2:
某礦3#煤層工作面瓦斯主要來(lái)源于上鄰近層1#、2#煤層，采用頂板高位鉆場(chǎng)走向穿層鉆孔抽采上鄰近層瓦斯，但實(shí)際抽放效果并不良好。按照?qǐng)DI所示的上鄰近層瓦斯抽放交流電場(chǎng)布置方式對(duì)上鄰近層瓦斯進(jìn)行抽放，防爆礦用變壓變頻電源7的上限功率為2000kW，頻率范圍為1000Hz 300kHz，保安電流為5A，實(shí)際抽放效果良好，抽放率為70%。其它同實(shí)施例I。實(shí)施例3:
某礦4#煤層工作面瓦斯主要來(lái)源于上鄰近層3#煤層，采用高位鉆孔抽采上鄰近層瓦斯，但實(shí)際抽放效果并不良好。按照?qǐng)DI所示的上鄰近層瓦斯抽放交流電場(chǎng)布置方式對(duì)上鄰近層瓦斯進(jìn)行抽放，鐵質(zhì)絕緣電極5直徑為22_，長(zhǎng)度為65m，實(shí)際抽放效果良好，抽放率為75%。其它同實(shí)施例I。·
權(quán)利要求
1. 一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法，其特征在于它包括以下步驟 I、在上鄰近層瓦斯抽放鉆孔內(nèi)布置鐵質(zhì)絕緣電極，鐵質(zhì)絕緣電極直徑為18mm 22mm，長(zhǎng)度為開采層頂板到上鄰近層頂板的距離； II、防爆礦用變壓變頻電源的一接線端連接鐵質(zhì)絕緣電極，另一接線端接大地，防爆礦用變壓變頻電源的上限功率為2000kW，頻率范圍為50Hz IMHz，保安電流為5A ； III、根據(jù)計(jì)量?jī)x的瓦斯監(jiān)測(cè)值，計(jì)算上鄰近層的瓦斯抽放率，當(dāng)瓦斯抽放率為O 10%、10% 30%和30% 80%時(shí)，防爆礦用變壓變頻電源的功率范圍依次為2000kW 1500kW、1500kW 500kW和 500kW 0，頻率范圍依次為 IMHz 50kHz、IOOkHz IkHz 和 50 kHz 0，抽放時(shí)間為6 24個(gè)月。
全文摘要
一種礦井上鄰近層瓦斯抽放方法，屬于煤系地層瓦斯抽放技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于該方法是以大地作為電極負(fù)極，在上鄰近層瓦斯抽放鉆孔內(nèi)布置鐵質(zhì)絕緣電極作為電極正極，根據(jù)上鄰近層瓦斯涌出情況施加不同功率和頻率的交流變頻電場(chǎng)。目的是確保工作面瓦斯不超限，有效解決煤層群上鄰近層瓦斯抽放問(wèn)題。本方法采用交流電場(chǎng)對(duì)礦井煤層群上鄰近煤層進(jìn)行瓦斯抽放，交流電場(chǎng)作用使得上鄰近層煤巖體孔—裂隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙孔徑、孔隙率和孔隙連通性增加，導(dǎo)致上鄰近層瓦斯?jié)B流擴(kuò)散通道增加，因此抽放效果良好，尤其對(duì)于較難抽放的上鄰近煤層，抽放率能達(dá)到30%～80%。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102817631SQ20121029622
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者李風(fēng)珍, 王東, 賈存華, 孫春偉, 鄭銅鏢, 朱躍琴 申請(qǐng)人:山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究有限公司