1.本发明属于瓦斯抽采领域，具体涉及一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法。
背景技术：2.瓦斯是一种宝贵的清洁能源，将井下煤层中的瓦斯进行预抽采，不仅可以防治井下瓦斯灾害，还对缓解我国贫油少气的现状具有重要的影响和现实意义。温度是影响煤层瓦斯吸附与解吸状态的重要因素，煤层温度的增加有助于加快瓦斯的解吸速度。目前公知的煤矿瓦斯抽采方法对于低渗透煤层的抽采效率较低。
3.中国专利(cn101832149b)公开了一种井下注热抽采煤层瓦斯的方法，该方法从煤矿井下采区巷道或工作面巷道向煤层施工注热钻孔和抽采钻孔，其中注热钻孔的相邻两个钻孔为抽采钻孔，通过对注热钻孔注高温蒸汽或过热水加热煤层，同时从相邻的抽采钻孔排水产气。但该技术在实践抽采工程中发现以下问题：采用固定钻孔作为注热钻孔，存在注热区域有限，煤层温度升高不显著，温度衰减较快，不利于煤层瓦斯的解吸；采用固定钻孔作为抽采钻孔，不利于煤层的排水和产气，使得煤层瓦斯抽采不彻底，煤层内部水排出不完全。
4.发明型内容
5.本发明为了解决煤矿井下注热抽采工艺存在的煤层注热区域小、对煤层加热效果不显著、煤层排水产气不理想等问题，提供了一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，从煤矿井下的巷帮或钻场向煤层施工相互间隔的a组钻孔和b组钻孔，并对a组钻孔和b组钻孔进行封孔处理；先以a组钻孔为注热钻孔向煤层恒压注入过热水，当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，停止注入过热水并进行保温，24h后将b组钻孔作为注热钻孔，继续向煤层注入过热水，a组钻孔改为抽采钻孔，并连接抽采系统抽采瓦斯；同样当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，注热的b组钻孔停止注入过热水并进行保温，24h后将a组钻孔重新改为注热钻孔继续注入过热水，b组钻孔改为抽采钻孔继续抽采瓦斯，如此交替地更换注热和抽采钻孔，循环进行注热和抽采工作，直至该区域煤层残余瓦斯的含量降到目标值以下时，就停止注热和抽采。
8.进一步的，所述a组钻孔和b组钻孔的深度大于或等于100m。
9.进一步的，所述a组钻孔和b组钻孔相邻钻孔间距小于或等于钻孔深度。
10.进一步的，所述a组钻孔和b组钻孔采用无缝钢管封孔，且封孔深度为30～100m，封孔管以内为裸孔。
11.进一步的，所述无缝钢管与a组钻孔和b组钻孔之间采用耐高温水泥注浆充填。
12.进一步的，所述注热用过热水温度为150℃～300℃，注水压力范围为h/50≤p≤h/
32，其中：h为煤层的埋深，用深度用米表示。
13.进一步的，所述循环次数是根据抽采系统时监测该区域煤层剩余瓦斯平均含量确定的。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1、本发明采用相邻钻孔循环交替注热的方法，能扩大注热区域，促进煤层热量的累积和温度的升高，煤层的升温可加快瓦斯的解吸，使得煤层瓦斯的抽采更加快速。
16.2、本发明采用向煤层交替循环注入过热水并进行保温的工艺，有利于减缓煤层温度的衰减速度，可长时间保持瓦斯的高解吸状态，使得煤层瓦斯的抽采更加高效。
17.3、本发明采用相邻钻孔交替抽采的方式，能够确保区域煤层内瓦斯的抽采无死角无盲区，抽采彻底；同时能促进煤层内部水的排出，不会对煤层的开采工作造成影响。
附图说明
18.图1为本发明从巷帮施工钻孔的平面布置图；
19.图2为本发明从钻场施工钻孔的平面布置图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
21.实施例1：
22.如图1所示，在一个埋藏深度400m的近水平的单一煤层3中，一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，从煤矿井下的巷帮1向煤层3施工相互间隔的a组钻孔4和b组钻孔5，钻孔的深度为100m，并且相邻钻孔间距为50m。采用无缝钢管6进行封孔处理，封孔的深度为30m。无缝钢管6与a组钻孔4和b组钻孔5之间采用耐高温水泥注进行浆充填。待水泥浆凝固后，首先以a组钻孔4为注热钻孔向煤层3恒压8mpa注入150℃过热水，当过热水扩散半径等于或大于25m时，停止注入过热水并进行保温。24h后将b组钻孔5作为注热钻孔，继续向煤层3恒压8mpa注入150℃过热水，a组钻孔4改为抽采钻孔，并连接抽采系统抽采瓦斯，同样当过热水扩散半径等于或大于25m时，注热的b组钻孔5停止注入过热水并进行保温，24h后将a组钻孔4重新改为注热钻孔继续恒压8mpa注入150℃过热水，b组钻孔5改为抽采钻孔继续抽采瓦斯，如此交替循环地更换注热和抽采钻孔，进行注热和抽采工作，直至该区域煤层3残余瓦斯含量降到目标值以下时，就停止注热和抽采。
23.抽采钻孔连接的抽采系统可实时监测排水量、瓦斯流量、瓦斯浓度等数据。循环次数就是根据抽采系统时监测该区域煤层剩余瓦斯平均含量确定的。
24.本发明在注热过程中，若两个或多个钻孔发生窜孔，就用堵头将发生窜孔的钻孔封堵，这些钻孔当作同一注热或抽采钻孔，对其余钻孔重新分组，然后进行注热和抽采工作。
25.实施例2：
26.如图2所示，在一个埋藏深度400m的近水平的单一煤层3中，一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，从煤矿井下的钻场2向煤层3施工相互间隔的a组钻孔4和b组钻孔5，钻孔的深度为120m，并且相邻钻孔间距为30m。采用无缝钢管6进行封孔处理，封孔的深度为40m。无缝钢管6与a组钻孔4和b组钻孔5之间采用耐高温水泥注进行浆充填。待水泥
浆凝固后，首先以a组钻孔4为注热钻孔向煤层3恒压8mpa注入150℃过热水，当过热水扩散半径等于或大于15m时，停止注入过热水并进行保温。24h后将b组钻孔5作为注热钻孔，继续向煤层3恒压8mpa注入150℃过热水，a组钻孔4改为抽采钻孔，并连接抽采系统抽采瓦斯，同样当过热水扩散半径等于或大于15m时，注热的b组钻孔5停止注入过热水并进行保温，24h后将a组钻孔4重新改为注热钻孔继续恒压8mpa注入150℃过热水，b组钻孔5改为抽采钻孔继续抽采瓦斯，如此交替循环地更换注热和抽采钻孔，进行注热和抽采工作，直至该区域煤层3残余瓦斯含量降到目标值以下时，就停止注热和抽采。
27.抽采钻孔连接的抽采系统可实时监测排水量、瓦斯流量、瓦斯浓度等数据。循环次数就是根据抽采系统时监测该区域煤层剩余瓦斯平均含量确定的。
28.本发明在注热过程中，若注热过程中两个或多个钻孔发生窜孔，就用堵头将发生窜孔的钻孔封堵，这些钻孔当作同一注热或抽采钻孔，对其余钻孔重新分组，然后进行注热和抽采工作。
技术特征：1.一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，从煤矿井下的巷帮(1)或钻场(2)向煤层(3)施工相互间隔的a组钻孔(4)和b组钻孔(5)，并对a组钻孔(4)和b组钻孔(5)进行封孔处理；先以a组钻孔(4)为注热钻孔向煤层(3)恒压注入过热水，当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，停止注入过热水并进行保温，24h后将b组钻孔(5)作为注热钻孔，继续向煤层(3)注入过热水，a组钻孔(4)改为抽采钻孔，并连接抽采系统抽采瓦斯；同样当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，注热的b组钻孔(5)停止注入过热水并进行保温，24h后将a组钻孔(4)重新改为注热钻孔继续注入过热水，b组钻孔(5)改为抽采钻孔继续抽采瓦斯，如此交替地更换注热和抽采钻孔，循环进行注热和抽采工作，直至该区域煤层(3)残余瓦斯的含量降到目标值以下时，就停止注热和抽采。2.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述a组钻孔(4)和b组钻孔(5)的深度大于或等于100m。3.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述a组钻孔(4)和b组钻孔(5)相邻钻孔间距小于或等于钻孔深度。4.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述a组钻孔(4)和b组钻孔(5)封孔采用的是无缝钢管(6)，且封孔深度为30～100m，封孔管以内为裸孔。5.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述无缝钢管(6)与a组钻孔(4)和b组钻孔(5)之间采用耐高温水泥注浆充填。6.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述注热用过热水温度为150℃～300℃，注水压力范围为h/50≤p≤h/32，其中：h为煤层的埋深，用深度用米表示。7.根据权利要求1所述的一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述循环次数是根据抽采系统时监测该区域煤层剩余瓦斯平均含量确定的。
技术总结本发明属于瓦斯抽采领域，具体涉及一种井下相邻钻孔交替循环注热抽采瓦斯的方法。其技术方案：从井下的巷帮或钻场向煤层施工相互间隔的A组钻孔和B组钻孔，先以A组钻孔为注热钻孔向煤层注入过热水，当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，停止注热并进行保温，24h后将B组钻孔作为注热钻孔继续注热，A组钻孔改为抽采钻孔，连接抽采系统抽采瓦斯；当注热半径等于或大于相邻钻孔间距的一半时，停止注热并进行保温，24h后将A组钻孔重新改为注热钻孔，B组钻孔改为抽采钻孔，如此交替循环，直至区域煤层残余瓦斯含量达标时，停止注热抽采。本发明提供了一种煤层注热区域大、煤层加热效果明显、煤层排水产气彻底、瓦斯抽采快速高效的方法。的方法。的方法。
技术研发人员：石建行 周动 冯增朝 王幸 胡林杰 沈永星 李学成 郭纪哲
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/7/5
