一種煤層瓦斯的高效抽采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層瓦斯的高效抽采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦瓦斯(也稱為“煤層氣”，主要成分為甲烷)是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，同時又是一種儲量豐富的清潔能源。目前我國受瓦斯災(zāi)害威脅的礦井(尤其是高瓦斯礦井)已經(jīng)普遍采用預(yù)抽的方式來防治瓦斯災(zāi)害，并對抽出的瓦斯氣體進(jìn)行利用。目前，煤礦瓦斯抽采方式總體上可以分為:地面鉆井抽采和井下抽采兩大類。其中:地面鉆井抽采又可分為直井抽采和水平定向鉆井抽采；井下抽采包括井下鉆孔抽采、井下巷道抽采兩種形式。
[0003]地面水平定向鉆井抽采就是讓向地下豎著打的井拐個彎，再順著煤層的方向橫著打井。定向鉆井采集煤層氣的原理同地面直井抽采方法一樣，即:通過排水降壓，使煤體中呈吸附狀態(tài)存在的甲烷解析，沿著煤體的微裂隙、孔隙滲流出來，再進(jìn)行采集。水平定向鉆井與豎直鉆井的區(qū)別在于:后者只用豎井穿過煤層采集瓦斯，而水平定向井的井眼順著煤層的走勢延伸，大大增加了井眼與煤層的接觸面積，從而達(dá)到提高氣井產(chǎn)量及采氣效率的目的。地面水平定向鉆井抽采的缺點是:1)排水降壓周期長，井孔必須遠(yuǎn)離煤礦生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，以保證氣井在有效生產(chǎn)期內(nèi)不因煤礦的采掘活動而受到破壞。2)需要在地面埋設(shè)輸氣管線，將采出的甲烷氣體輸送到集氣站。3)抽采作業(yè)場地、輸氣管線的埋設(shè)都需要占用土地，增加了成本，而且對生態(tài)環(huán)境存在不利影響。
[0004]井下鉆孔抽采，是在煤礦井下設(shè)置鉆場，用煤礦巷道鉆機(jī)施工順煤層鉆孔或者穿層鉆孔(包括上行鉆孔、下行鉆孔)，再將施工好的鉆孔接入煤礦瓦斯抽采管路，利用抽放泵抽采本煤層或者上/下鄰近煤層中的瓦斯。其缺點是:1)由于受多種因素制約，井下鉆孔封孔質(zhì)量低，氣密性差，采出的瓦斯氣體中不同程度地混入了井下空氣，導(dǎo)致甲烷濃度低，一般只能作為燃?xì)忮仩t的氣源，用來供熱或者發(fā)電。目前，國內(nèi)煤礦尚有大量的采出氣體，由于其甲烷濃度過低而無法利用，只能直接排入大氣，造成環(huán)境污染。2)受井下作業(yè)空間限制，井下鉆機(jī)設(shè)備功率低，工人勞動強(qiáng)度大，鉆井作業(yè)效率低，生產(chǎn)投入大。3)由于受鉆機(jī)裝備能力的限制，井下施工的鉆孔一般孔徑小、距離短，單孔產(chǎn)氣能力低，通常只能用增加布孔密度來彌補(bǔ)，從而需要消耗大量的人力、物力和財力。4)由于煤礦井下巷道與煤層之間高差小，鉆井時鉆井液的液柱壓力不足以對孔眼形成有效支撐，鉆孔施工期間容易發(fā)生井眼垮塌，不但造成卡鉆事故，而且會阻塞抽采通道，不利于瓦斯抽采。
[0005]申請?zhí)枮?01210064907.5的發(fā)明專利公布了一種抽采煤層瓦斯的方法，其主要通過將地面水平定向鉆井抽采方法和煤礦井下鉆孔抽采方法的優(yōu)勢整合在一起，彌補(bǔ)這兩種瓦斯抽采方法各自的劣勢，來提高抽采煤礦瓦斯效率。然而這種方案還存在以下缺點:1)水平定向分支鉆孔一般較短，其內(nèi)部的瓦斯氣體分布及濃度不均，影響抽采的瓦斯的效率和總的濃度，2)水平定向分支鉆孔內(nèi)的瓦斯抽采不便，氣體的流通性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，從而提供一種抽取效率高、提高抽采濃度的煤層瓦斯的高效抽采方法。
[0007]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0008]本發(fā)明提供的煤層瓦斯的高效抽采方法，首先在煤礦井下準(zhǔn)備巷道中開辟至少一個對接孔鉆場，從該對接孔鉆場向目標(biāo)煤層施工一個30?50m的對接鉆孔，然后在抽采區(qū)域的遠(yuǎn)端開辟一個地面鉆場，沿每個所述對接鉆孔的水平方向鉆一水平定向主支孔，所述水平定向主支孔與所述對接鉆孔對接，接著封閉地面鉆場的孔口，其還包括以下步驟:
[0009]a、在每個所述水平定向主支孔上開設(shè)多個水平定向分支鉆孔，在每個水平定向分支鉆孔的內(nèi)部穿設(shè)一分集氣管，然后將水平定向分支鉆孔的孔口封閉，用分集氣管收集水平定向分支鉆孔中的瓦斯，
[0010]b、用多根軟管連接形成一個總集氣管，所述總集氣管從所述地面鉆場延伸至對接鉆孔處，并與瓦斯抽采管網(wǎng)相連接，
[0011]C、將所述分集氣管通過連接閥連接到所述總集氣管上，并且將所述分集氣管的出口處安裝瓦斯?jié)舛葴y試儀，所述瓦斯?jié)舛葴y試儀檢測所述分集氣管內(nèi)的瓦斯?jié)舛仁欠襁_(dá)到設(shè)定范圍，并反饋檢測結(jié)果至一外部的控制器，
[0012]d、當(dāng)所述分集氣管內(nèi)的瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定范圍，控制器控制連接閥打開，所述分集氣管和所述總集氣管相連通，反之，則關(guān)閉連接閥，所述分集氣管和所述總集氣管斷開。
[0013]進(jìn)一步地，所述分集氣管也采用多個軟管拼接而成，且所述總集氣管和分集氣管上的氣孔分別沿其長度方向上螺旋分布。
[0014]進(jìn)一步地，所述軟管的兩端分別設(shè)有公頭和母頭，所述公頭和母頭螺紋連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述軟管的外表面沿圓周方向上還設(shè)有兩個凸緣，兩個所述凸緣對稱分別在所述軟管的兩側(cè)。
[0016]進(jìn)一步地，所述總集氣管與所述對接鉆孔之間還設(shè)有氣液分離器。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟c和步驟d中瓦斯?jié)舛鹊脑O(shè)定范圍為90% -92%。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:通過控制器控制連接閥打開和關(guān)閉，使分集氣管內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊竭_(dá)合適濃度才進(jìn)行采集，避免了較低的濃度瓦斯混入總集氣管中，影響抽采瓦斯的總濃度，同時，通過總集氣管和分集氣管延伸到各個鉆孔內(nèi)采集瓦斯，增強(qiáng)了氣體的流通，提高了抽采效率。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的煤層瓦斯的高效抽采方法的總集氣管和分集氣管的分布圖；
[0021]圖2是圖1沿A-A線的剖視圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的煤層瓦斯的高效抽采方法的軟管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)闡