发明创造名称：一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法
外观设计名称：
决定号：195973
决定日：2019-11-25
委内编号：1F258701
优先权日：
申请（专利）号：201510486199.8
申请日：2015-08-10
复审请求人：华北理工大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘琼
合议组组长：侯红梅
参审员：张旭波
国际分类号：E21F7/00(2006.01)；;E21B43/26(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求所要求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件所公开的内容相比存在多个区别技术特征，其中一部分区别技术特征被其它对比文件公开，并且该部分区别技术特征在其它对比文件中所起的作用和其在该权利要求中为解决相应技术问题所起的作用相同，同时其它的区别技术特征属于本领域的常规技术手段，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510486199.8，名称为“一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法”的发明专利申请(下称“本申请”)。本申请的申请人为华北理工大学，申请日为2015年08月10日，公开日为2015年12月02日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年07月31日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-3不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为2018年03月30日提交的权利要求第1-3项，申请日2015年08月10日提交的说明书第1-34段（即第1-2页）、说明书附图图1-2（即第1页）、说明书摘要和摘要附图。
驳回决定中引用的对比文件为：
对比文件1：CN103206238A， 公开日：2013年07月17日；
对比文件4：静态膨胀生裂增透作用原理及影响因素研究，谢雄刚等，《煤矿安全》，第46卷第2期， 公开日：2015年02月20日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，其特征在于，包括对低透性煤层中积聚的瓦斯进行抽采，在膨胀钻孔注入膨胀材料对煤层进行静态压裂，再通过抽采钻孔进行瓦斯抽采；利用膨胀材料对煤层压裂瓦斯抽采的步骤包括：
a、钻孔阶段：根据煤层的自由度及硬度，在煤层上垂直于工作面布置水平膨胀钻孔和抽采钻孔，间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料，这样不装膨胀材料的空孔便作为抽采钻孔，采用从煤层两侧向内顺序破碎的方式或采用一次破碎的方式；所述的膨胀钻孔的孔深为50-180m；所述的膨胀钻孔与抽采钻孔之间的间距2-10m；钻孔时，膨胀钻孔比中部的抽采钻孔密集，以确保周边介质先被破裂；
b、膨胀材料的配制：选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比；选用膨胀材料时，根据不同的季节和岩层的温度，选用适当的膨胀材料；对膨胀材料进行配制时，根据钻孔的倾斜度选择配比的稠度；配制膨胀材料的水灰比为0.2～0.35，将膨胀材料先用纸包装成圆柱状，浸水后填入钻孔；
c、填孔阶段：将膨胀材料按一定比例间距压入膨胀钻孔内，并用封孔材料迅速堵口，膨胀材料反应后将煤层压裂；在填装膨胀材料前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，煤层钻孔内的残余煤渣和水应用高压空气吹洗于净；使用挤压或灌浆泵将膨胀材料压入孔内；
d、抽采阶段：膨胀材料将煤层压裂后，煤层透气性增大，通过抽采钻孔进行抽采，瓦斯浓度降低。
2. 根据权利要求1所述的基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，其特征在于，所述的膨胀钻孔孔径为25-100mm。
3. 根据权利要求2所述的基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，其特征在于，对抽采钻孔通过瓦斯抽采设备进行抽采。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1相比，区别在于:对比文件1所有的孔均为膨胀钻孔，静态压裂后，选择相间隔的孔作为煤层瓦斯抽放钻孔；本申请中为部分孔为膨胀孔，具体为步骤为a、根据煤层的自由度及硬度，布置垂直于工作面布置水平膨胀钻孔和抽采钻孔，间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料，这样不装膨胀材料的空孔便作为抽采钻孔，采用从煤层两侧向内顺序破碎的方式或采用一次破碎的方式；所述膨胀钻孔的孔深为50-180mm；所述的膨胀钻孔与抽采钻孔之间的间距为2-10mm；膨胀钻孔比中部的抽采钻孔密集，以确保周边介质先被破碎；b、选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比；选用膨胀材料时，根据不同的季节和岩层的温度，选用适当的膨胀材料；对膨胀材料进行配制时，根据钻孔的倾斜度选择配比的稠度；配制膨胀材料的水灰比为0.2～0.35，将膨胀材料先用纸包装成圆柱状，浸水后填入钻孔；c、将膨胀材料按一定比例间距压入膨胀钻孔内，并用封孔材料迅速堵口；在填装膨胀材料前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，煤层钻孔内的残余煤渣和水应用高压空气吹洗于净；使用挤压或灌浆泵将膨胀材料压入孔内。而对比文件4已公开了其中的部分区别技术特征，并给出了在静态膨胀孔之间间隔设置空孔以提高破裂增透效果的技术启示，本领域技术人员可将其应用于对比文件1来提高破裂增透效果；同时，其余区别技术特征是本领域的常规技术手段。因此，在对比文件1基础上结合对比文件4以及本领域常规技术手段，得出该权利要求1的技术方案，对所属技术领域的技术人员来说是显而易见的。从属权利要求2-3的附加技术特征或为对比文件1所公开或为本领域的常规技术手段，因此，权利要求1-3均不具备创造性。
申请人（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服，于2018年08月15日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，将原权利要求1-3进行合并形成新的权利要求1。复审请求人认为：（1）通过对比文件4的图3的钻孔布置图及其对应文字描述，不能得出“黑孔是注入静态膨胀剂孔，白孔是留设空孔，也叫自由孔，间隔一个装药孔便保留一个空孔”；（2）对比文件4中仅涉及“自由孔”、“留设空孔”，本领域技术人员不能从中获得利用“自由孔”、“留设空孔”作为抽采钻孔的技术启示；（3）同时关于膨胀钻孔和抽采钻孔的布孔方式以及膨胀钻孔与抽采钻孔之间的具体间距等参数也不是本领域的常规技术手段，本领域技术人员是很难想到的。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，其特征在于，包括对低透性煤层中积聚的瓦斯进行抽采，在膨胀钻孔注入膨胀材料对煤层进行静态压裂，再通过抽采钻孔进行瓦斯抽采；利用膨胀材料对煤层压裂瓦斯抽采的步骤包括：
a、钻孔阶段：根据煤层的自由度及硬度，在煤层上垂直于工作面布置水平膨胀钻孔和抽采钻孔，间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料，这样不装膨胀材料的空孔便作为抽采钻孔，采用从煤层两侧向内顺序破碎的方式或采用一次破碎的方式；所述的膨胀钻孔的孔深为50-180m；所述的膨胀钻孔与抽采钻孔之间的间距2-10m；钻孔时，膨胀钻孔比中部的抽采钻孔密集，以确保周边介质先被破裂；膨胀钻孔孔径为25-100mm；
b、膨胀材料的配制：选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比；选用膨胀材料时，根据不同的季节和岩层的温度，选用适当的膨胀材料；对膨胀材料进行配制时，根据钻孔的倾斜度选择配比的稠度；配制膨胀材料的水灰比为0.2～0.35，将膨胀材料先用纸包装成圆柱状，浸水后填入钻孔；
c、填孔阶段：将膨胀材料按一定比例间距压入膨胀钻孔内，并用封孔材料迅速堵口，膨胀材料反应后将煤层压裂；在填装膨胀材料前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，煤层钻孔内的残余煤渣和水应用高压空气吹洗于净；使用挤压或灌浆泵将膨胀材料压入孔内；
d、抽采阶段：膨胀材料将煤层压裂后，煤层透气性增大，通过抽采钻孔进行抽采，瓦斯浓度降低；对抽采钻孔通过瓦斯抽采设备进行抽采。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年08月28日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）对于驳回时机问题，申请人答复第三次审查通知书时虽然提交了的修改的权利要求书，但是只是将原权利要求3并入权利要求1中，而原权利要求3引用了权利要求1或2，在引用1的情况下原权利要求3与修改后的权利要求1的保护范围是相同的，所以审查员在第三次审查通知书后进行驳回符合驳回时机；（2）对于对比文件4公开内容的认定问题，对比文件4文字部分公开了钻孔包括装入膨胀剂的和不装入膨胀剂的两种钻孔，并以黑白两种颜色的钻孔相互间隔地表示在图3中，对于本领域技术人员来说，图3给出的最直观最直接的技术信息就是白孔是空孔，黑孔是填入膨胀剂的膨胀孔，且这两种钻孔相互间隔设置，这也是本领域技术人员进行本领域技术表达的常规思维和形式；（3）申请人在复审请求时所修改的权利要求1仍不具备创造性，理由如下：对比文件1公开了注入膨胀剂进行膨胀增透的瓦斯抽放治理的基本方式，在此基础上可以结合对比文件4公开的间隔设置的空孔和注入膨胀剂孔的布置方式增加增透抽采效果；在现有技术中，抽采瓦斯需要插入抽采管，一般是在空孔中进行抽采，往往还需要采用套管筛管进行护孔以防止塌孔堵塞影响抽采效果；所以在面对空孔和注入膨胀剂孔这两种孔的情况下，本领域技术人员很容易想到采用空孔进行抽采，这是本领域技术人员的常规选择；至于施工参数如破碎顺序、孔密度、孔深度、孔间距等，都是本领域的常规技术手段，可以根据掌子面增透需要合理选择；其中本申请钻孔技术参数范围特别大（50-80m，2-10m），也属于常规范围，跟申请人所述技术效果“保证作为自由面的钻孔没有被膨胀钻孔中所膨胀的煤体充填”没有明显的因果关系，真实的技术效果有待验证，而且空孔被堵塞会影响抽放施工也是本领域技术人员进行钻孔抽采瓦斯很容易想到和发现的，也会注意避免堵孔情况发生。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月28日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料作为抽采钻孔即抽采钻孔和膨胀钻孔的具体设置；（2）依据煤层的自由度和硬度进行钻孔，煤层破碎的方式、钻孔之间的间距、孔径的具体参数、钻孔具体布置方式、填孔阶段的细节操作；（3）膨胀材料的具体配制。针对区别技术特征（1）来说，对比文件4公开了在静态膨胀剂孔之间间隔设置空孔以提高煤层透气性的技术启示，在此基础上本领域技术人员很容易想到将其应用于对比文件1以提高破裂增透效果，至于抽采钻孔的选择，本领域技术人员基于空孔内不会存在封堵钻孔的残留的静态膨胀剂，抽采效果会更好，而选择空孔进行抽采仅仅本领域技术人员作出的常规选择；区别技术特征（2）、（3）是本领域的常规技术手段。因此，在对比文件1基础上结合对比文件4以及本领域常规技术手段，得出该权利要求1的技术方案，对所属技术领域的技术人员来说是显而易见的。
同时，针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：首先，对比文件4中虽然没有明确标明图3中所公开的间隔设置的黑、白孔的确切指代，但是对于本领域技术人员来说，对比文件4的在先部分已公开在掘进工作面布置自由孔和膨胀剂孔，因此，本领域技术人员必然能够确定图3中的间隔设置的黑孔白孔确切表明了两种不同类型的钻孔相互间隔设置，即装有膨胀剂的钻孔和不装有膨胀剂的钻孔是相互间隔设置的，所以，本领域技术人员可以依据对比文件4的图3所示和对应描述可以获得在低透气性煤层的工作面上间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料的技术启示；其次，虽然对比文件4中没有具体描述将空孔作为抽采钻孔，但是这是本领域技术人员依据公知常识和实验情况很容易获得的，对比文件1、4均同样公开利用膨胀材料对煤层进行静态压裂进而进行抽采以解决低透气性突出煤层瓦斯抽放的技术问题，同时对比文件4已公开了利用不装膨胀剂的钻孔提供了自由面，保证被膨胀岩体膨胀所需的空间，在此基础上，本领域技术人员选择其内不存在膨胀剂残留物质的钻孔即空孔来抽放瓦斯，仅仅是本领域的常规技术手段的选择，也不会带来任何预料不到的技术效果；再者，静态膨胀法自20世纪60年代出现以来已广泛应用于煤、岩破碎领域，对于本领域技术人员来说，静态膨胀剂破碎的作用原理以及影响因素是周知的。同时，在静态破碎剂的应用过程中，设置空孔、调整和选择钻孔的间距、钻孔的布孔方式已广泛存在于现有技术中，对于本领域技术人员来说，基于实际应用需要，根据静态破碎剂的作用原理和影响因素调整和选择各类钻孔之间的间距、以及各类钻孔之间的布孔方式仅仅是本领域的常规技术手段，其效果完全是可以预期的。
复审请求人于2019年08月07日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人此次所陈述的意见已在提交复审请求时进行过陈述，其所陈述的意见为：对比文件4中仅涉及“自由孔”、“留设空孔”，本领域技术人员不能从中获得利用“自由孔”、“留设空孔”作为抽采钻孔的技术启示；同时关于膨胀钻孔和抽采钻孔的布孔方式以及膨胀钻孔与抽采钻孔之间的具体间距等参数也不是本领域的常规技术手段，本领域技术人员是很难想到的。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时对申请文件进行了修改，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。故本次复审请求审查决定以复审请求人于2018年08月15日提交的权利要求第1项和申请日2015年08月10日提交的说明书第1-2页、说明书附图第1页、说明书摘要和摘要附图作为审查基础。
关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
权利要求1要求保护一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法。对比文件1公开了一种低透气性突出煤层的瓦斯防治方法，并具体公开了以下技术特征（参见对比文件1说明书第2页及图1）：在煤层的采掘工作面上设置均匀分布的钻孔（如图1所示，在煤层上垂直于工作面布置膨胀钻孔和抽采钻孔），选相间隔的孔作为煤层瓦斯抽放钻孔（即对低透气性煤层中积聚的瓦斯进行抽采）；将矿用静态膨胀剂放入每个钻孔中（即在钻孔中注入膨胀材料），矿用静态膨胀剂拉伸膨胀孔壁（即膨胀材料对煤层进行静态压裂），使膨胀孔壁四周产生裂隙，形成煤层瓦斯扩散渗透通道，从而提高低透气性煤层瓦斯抽放参数和煤层可抽等级（即同样公开了一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法，对瓦斯进行抽采）；其具体步骤包括：在煤层的采掘工作面上设置均匀分布的钻孔（即钻孔阶段），钻孔的半径为40～120mm（即与25-100mm的范围有重合，即已公开了膨胀钻孔孔径），施工温度为20～35℃，孔深4～30m，孔间距为0.5～1m；选相间隔的孔作为煤层瓦斯抽放钻孔；将矿用静态膨胀剂放入每个钻孔中；矿用静态膨胀剂拉伸膨胀孔壁，使膨胀孔壁四周产生裂隙，形成煤层瓦斯扩散渗透通道，从而提高低透气性煤层瓦斯抽放参数和煤层可抽等级；通过调整矿用静态膨胀剂中的铝、铁、镁的氧化物、氧化钙及添加剂的含量，从而使其具有足够的产生膨胀力来裂开采掘工作面压力集中区的煤层；并根据膨胀性能与井下温度和时间关系（即已公开选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比），确定采掘工作面膨胀钻孔布置、药量、孔径、孔间距和孔深等参数，通过注入定量膨胀剂于膨胀孔内（即填孔阶段，将膨胀材料注入膨胀钻孔内），在膨胀剂膨胀拉伸作用下，开裂孔壁将煤层大量裂开（膨胀材料反应后将煤层压裂），裂隙扩展延伸贯通，形成发育完整的裂隙网络通道，使煤层中瓦斯有畅通的渗透扩散通道，瓦斯透气性能大幅增加（即膨胀材料将煤层压裂后，煤层透气性增大）；通过抽放孔、管路和抽放泵组成的瓦斯抽放系统（即抽采阶段，通过抽采钻孔进行抽采，对抽采钻孔通过瓦斯抽采设备进行抽采）对煤层瓦斯进行一段时间预抽后，煤层瓦斯含量和瓦斯压力降低到临界值以下（即瓦斯浓度降低），将大幅降低开采过程中煤与瓦斯突出危险，保证煤矿安全生产（参见说明书第2页，图1）。
可见，对比文件1同样公开了一种基于膨胀材料的对低透性煤层中积聚的瓦斯进行抽采的方法，同样是用于有效、安全的抽采煤层中积聚的瓦斯。权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装膨胀材料作为抽采钻孔即抽采钻孔和膨胀钻孔的具体设置；（2）依据煤层的自由度和硬度进行钻孔，煤层破碎的方式、钻孔之间的间距、孔径的具体参数、钻孔具体布置方式、填孔阶段的细节操作；（3）膨胀材料的具体配制。
基于上述区别技术特征，权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题为，依据实际情况调整和选择基于膨胀材料的瓦斯抽采方法的具体操作以提高煤层的透气性。
针对区别技术特征（1）来说，对比文件4公开了一种利用静态膨胀剂增透突出煤层的原理，并具体公开了（参见对比文件4第21-24页，图3）：矿井采用预抽煤层瓦斯防突措施时，不装膨胀剂的钻孔提供了所需自由面，保证了被膨胀岩体膨胀所需的空间，因此，矿井石门揭煤工作面等作业地点注入静态膨胀剂和留设空孔，通过膨胀裂开突出煤层及其顶底板岩体，可以显著提高石门揭煤工作面等作业地点煤层的透气性系数而达到防止突出的效果，钻孔的布置如图3所示，掘进工作面钻孔布置图，其中黑孔和白孔间隔设置（两种不同的孔间隔设置，即装有膨胀剂的钻孔和空孔间隔设置）。可见，对比文件4公开了在静态膨胀剂孔之间间隔设置空孔以提高煤层透气性的技术启示，在此基础上本领域技术人员很容易想到将其应用于对比文件1以提高破裂增透效果。至于抽采钻孔的选择，本领域技术人员基于空孔内不会存在封堵钻孔的残留的静态膨胀剂，抽采效果会更好，而选择空孔进行抽采仅仅本领域技术人员作出的常规选择。
区别技术特征（2）仅是本领域的常规技术手段，对比文件1已同样公开了对煤层进行布置钻孔，通过膨胀材料的对煤层进行增透进而抽采瓦斯，也同样公开了根据膨胀性能与井下温度和时间关系，确定采掘工作面膨胀钻孔布置、药量、孔径、孔间距和孔深等参数（参见对比文件1说明书第2页），在此基础上，本领域技术人员可以依据公知常识和常规实验手段对钻孔的方式、煤层破碎方式、钻孔的各类参数和布置以及填孔的细节操作进行调整和选择，这仅是本领域的常规技术手段；
针对区别技术特征（3）来说，对比文件1已公开了并根据膨胀性能与井下温度和时间关系（即已公开选用膨胀材料时，根据不同的煤层温度和膨胀材料的特性要求进行配比），确定采掘工作面膨胀钻孔布置、药量、孔径、孔间距和孔深等参数；对比文件4也同样公开了分析了膨胀剂成分、膨胀剂浓度以及作业温度是影响静态膨胀剂膨胀性能的因素，因此，本领域技术人员可以依据公知常识和常规实验手段对膨胀材料的具体配制的操作细节和具体参数进行调整和选择仅仅是本领域技术人员的常规技术手段，并不会带来任何意料不到的技术效果。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件4及本领域的常规技术手段得到权利要求1所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因而权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
关于复审请求人的意见陈述
复审请求人在答复复审通知书时认为：对比文件4中仅涉及“自由孔”、“留设空孔”，本领域技术人员不能从中获得利用“自由孔”、“留设空孔”作为抽采钻孔的技术启示；同时关于膨胀钻孔和抽采钻孔的布孔方式以及膨胀钻孔与抽采钻孔之间的具体间距等参数也不是本领域的常规技术手段，本领域技术人员是很难想到的。
对此，合议组认为，
首先，虽然对比文件4中没有具体描述将空孔作为抽采钻孔，但是这是本领域技术人员依据公知常识和实验情况很容易获得的，对比文件1、4均同样公开利用膨胀材料对煤层进行静态压裂进而进行抽采以解决低透气性突出煤层瓦斯抽放的技术问题，同时对比文件4已公开了利用不装膨胀剂的钻孔提供了自由面，保证被膨胀岩体膨胀所需的空间，在该技术启示的基础上，本领域技术人员采用其内不存在膨胀剂残留物质的钻孔即空孔来抽放瓦斯，仅是本领域常规技术手段的选择，其技术效果是可以预期的。
再者，如对比文件4记载，静态膨胀法自20世纪60年代首创以来已广泛应用在煤、岩破碎领域，对于本领域技术人员来说，静态膨胀剂破碎的作用原理以及影响因素是周知的。同时，在静态破碎剂的应用过程中，设置空孔、调整和选择钻孔的间距、钻孔的布孔方式已广泛存在于现有技术中，例如，现有技术对比文件2（CN101191415A，公开日为2008年06月04日）已公开了静态破碎剂破碎时空孔的具体设置方式、调整和钻孔的间距、孔深、钻孔的布孔方式、静态破碎剂的破碎顺序等各种静态破碎剂破碎煤、岩层的具体操作；例如，现有技术对比文件1中也已同样公开“根据膨胀性能与井下温度和时间关系，确定采掘工作面膨胀钻孔布置、药量、孔径、孔间距和孔深等参数”（参见对比文件1说明书第8段）。因此，对于本领域技术人员而言，基于实际应用需要，根据静态破碎剂的作用原理和影响因素调整和选择各类钻孔之间的间距、以及各类钻孔之间的布孔方式仅仅是本领域的常规技术手段，其效果完全是可以预期的。
因此，复审请求人的理由不具备说服力，合议组不予支持。
根据上述事实和理由，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月31日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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