烟气驱替强化瓦斯抽采的系统和方法与流程

本技术涉及矿井瓦斯抽采，尤其涉及一种烟气驱替强化瓦斯抽采的系统和方法。

背景技术：

1、瓦斯抽采是提高瓦斯利用率、保障煤炭生产安全的重要技术手段，然而多数煤层具有高瓦斯、低渗透率和低含气饱和度等特点，故使得瓦斯抽采效率不高，严重制约了煤炭的高效生产。为了加快煤矿井下瓦斯抽采效率，采用注气驱替技术促进瓦斯抽采因其环保性、安全性和经济性等被逐渐应用于煤矿井瓦斯抽采作业。

2、相关技术中，注气驱替技术主要包括两种方式，其一为地面井注气驱替，但该方式由于考虑成本因素，因此地面井间距大，瓦斯排出时间长，一般需8年甚至更长时间，以致作用周期长；其二为井下注气驱替，但该方式由于井下气源及设备能力的问题，因此单次作用范围有限，不利于大面积推广应用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明一方面的实施例提出一种烟气驱替强化瓦斯抽采的系统，该烟气驱替强化瓦斯抽采的系统能够联合地面注气井和井下钻孔结构，实现对采煤层的注气驱替，在提高驱替影响范围的同时，保障了驱替效率，从而促进了煤矿瓦斯抽采。

3、本发明另一方面的实施例提出一种烟气驱替强化瓦斯抽采的方法。

4、根据本发明实施例的一种烟气驱替强化瓦斯抽采的系统，包括注气井、第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔。

5、其中，所述注气井沿从地表朝向采煤层的方向延伸，所述注气井的井口用于与烟气气源相连；

6、其中，所述第一钻孔、所述第二钻孔和所述第三钻孔相间隔设于所述采煤层中，所述第一钻孔的孔口、所述第二钻孔的孔口和所述第三钻孔的孔口均形成在所述采煤层位于回采巷道的工作面上，所述注气井、所述第一钻孔和所述第二钻孔依次连通，所述第三钻孔的孔口用于与瓦斯抽采系统相连。

7、根据本发明实施例的烟气驱替强化瓦斯抽采的系统，将注气井和烟气气源相配合，形成了地面注气井结构，而采煤层中的第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔则构建了井下钻孔结构，通过注气井、第一钻孔和第二钻孔间的依次连通，可使得烟气经注气井进入第一钻孔和第二钻孔，因第一钻孔和第二钻孔位于采煤层内，故实现了对采煤层较为充分的注气驱替，从而能够强化瓦斯抽采系统由第三钻孔进行瓦斯抽采的效率，相较于相关技术，本技术联合了地面注气井和井下钻孔结构，来实现对采煤层的注气驱替，在提高驱替影响范围的同时，保障了驱替效率，从而促进了煤矿瓦斯抽采。

8、在一些实施例中，所述第二钻孔和所述第三钻孔的延伸方向一致；

9、所述第二钻孔和所述第三钻孔均有多个且沿所述回采巷道的延伸方向间隔排布，每个所述第三钻孔沿所述回采巷道的延伸方向的两侧设有至少一个所述第二钻孔。

10、在一些实施例中，所有所述第二钻孔间依次连通；

11、所述第二钻孔贯穿所述采煤层，任意所述第二钻孔的孔口与相邻所述第二钻孔的孔口通过第一连接管连通，所述第一钻孔的孔口与相邻所述第二钻孔背离所述第一连接管的孔口通过第二连接管连通，所述第一连接管和所述第二连接管均位于所述回采巷道中。

12、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括流量计，所述第一连接管和所述第二连接管中的至少一者上安装所述流量计。

13、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括第一耐压管，所述第一耐压管的至少部分安装在所述第一钻孔并沿所述第一钻孔的轴向延伸，所述第一耐压管邻近所述第一钻孔的孔底的部分与所述第一钻孔连通，所述第一耐压管邻近所述第一钻孔的孔口的端部通过所述第二连接管与所述第二钻孔连通。

14、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括第二耐压管和开关阀，所述第二耐压管安装在所述第二钻孔并沿所述第二钻孔的轴向延伸，所述第二耐压管为筛管且与所述第二钻孔连通，最背离所述第一钻孔的所述第二钻孔中，所述第二耐压管背离所述第一连接管的端部安装所述开关阀；

15、所述第二钻孔具有第一模式和第二模式，所述开关阀在所述第一模式关闭，所述开关阀在所述第二模式连通采空区注气管路。

16、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括第三耐压管和第四耐压管，所述第三耐压管的至少部分安装在所述第三钻孔并沿所述第三钻孔的轴向延伸，所述第三耐压管邻近所述第三钻孔的孔底的部分与所述第三钻孔连通，所述第三耐压管邻近所述第三钻孔的孔口的端部与所述瓦斯抽采系统连通；

17、所述第四耐压管安装在所述注气井并沿所述注气井的轴向延伸，所述第四耐压管为筛管且与所述注气井连通，所述第四耐压管的长度等于所述注气井的长度。

18、在一些实施例中，所述回采巷道包括沿盘区大巷的延伸方向间隔排布的第一巷道和第二巷道，所述第一钻孔的孔口和所述第三钻孔的孔口均形成在所述第一巷道的工作面上；

19、所述第一钻孔的孔底与所述第二巷道的工作面的间距大于50m；

20、所述第三钻孔的孔底与所述第二巷道的工作面的间距大于30m。

21、在一些实施例中，所述第二钻孔和所述第三钻孔间的间距大于5m；

22、在一些实施例中，所述第二钻孔和所述第三钻孔的轴线在同一水平面。

23、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括增压泵，所述增压泵安装在所述烟气气源和所述注气井的井口之间并用于将烟气增压。

24、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统还包括孔穴，所述孔穴设置在所述注气井和所述第一钻孔的相交处，所述孔穴的孔径大于所述注气井和所述第一钻孔中任意一者的孔径；

25、在一些实施例中，所述孔穴的长度为l，l≥2m，所述孔穴的半径为r，r≥0.8m。

26、根据本发明实施例的一种烟气驱替强化瓦斯抽采的方法，包括以下步骤：

27、在采煤层间隔施工第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔，连通所述第一钻孔和所述第二钻孔；

28、在地表对所述采煤层施工注气井，将所述注气井的井底连通在所述第一钻孔上；

29、将烟气气源与所述注气井的井口连通，烟气由所述注气井依次进入所述第一钻孔和所述第二钻孔，对所述采煤层进行注气驱替，瓦斯抽采系统与所述第三钻孔连通进行瓦斯抽采。

30、根据本发明实施例的烟气驱替强化瓦斯抽采的方法的技术优势与上述烟气驱替强化瓦斯抽采的系统的技术优势相同，此处不再赘述。

31、在一些实施例中，所述烟气驱替强化瓦斯抽采的方法还包括在所述采煤层位于回采巷道的工作面的回采期间，根据所述采煤层的残余瓦斯含量，确定采空区注气管路的工作模式，其中，

32、在所述采煤层的残余瓦斯含量q＜8m3/t时，将所述采空区注气管路与所述第二钻孔连通，烟气由所述第二钻孔注入采空区以防止遗煤自燃；

33、在所述采煤层的残余瓦斯含量q≥8m3/t时，截断所述采空区注气管路与所述第二钻孔间的连通，烟气由所述第二钻孔注入所述采煤层进行瓦斯驱替。

34、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。