一种厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法技术

本发明专利技术公开了一种厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，该方法主要针对当面回采工作面前方顺层预抽钻孔负压保持不变、布孔方位不合理、布孔数量不满足厚煤层抽采需要等问题，提出包括回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制、顺层预抽钻孔布孔方位角度优化、沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔、顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估等厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，该方法可提高厚煤层预抽钻孔抽采效果，保证回采工作面的安全生产。

Optimization of pre drilling parameters and evaluation of drainage efficiency in thick coal seam

The invention discloses a method for optimizing the parameters of pre extraction drilling parameters of thick coal seam and evaluation of extraction effect. This method is mainly aimed at the problems of keeping the negative pressure of the pre pumping borehole in front of the face mining work not constant, the hole orientation is not reasonable, the number of holes is not satisfied with the need of thick coal seam extraction and so on. This method can improve the pre extraction of thick coal seam. This method can improve the pre extraction of thick coal seam. This method can improve the pre extraction of thick coal seam. The drainage effect ensures the safe production of the working face.

【技术实现步骤摘要】
一种厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法
本专利技术属于煤矿瓦斯防治等
，具体涉及厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法。
技术介绍
顺层预抽瓦斯具有单孔成孔费用低、钻孔利用时间长、钻孔利用效率高等优势，是目前矿井瓦斯治理的一种重要手段，但总体上看，我国大多数矿井的顺层预抽瓦斯抽采量较小，抽采效率不高，主要原因有两个方面：一是自然因素，我国95％以上的高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低透气性煤层，瓦斯抽放(特别是预抽)难度非常大；二是技术和管理因素，主要表现为抽放时间短、钻孔工程量不足、封孔质量差等。除此之外，目前矿井顺层预抽瓦斯还存在如下问题：(1)顺层预抽钻孔所有孔口负压保持不变，降低了顺层预抽钻孔的抽采效率；一方面降低了单个顺层预抽钻孔的抽采效率；由于回采工作面前方存在卸压区、增压区和稳压区；卸压区煤体瓦斯解吸较容易，较低的抽采负压即能满足抽采要求，而当抽采压力较高时，由于封孔比较困难，抽采漏气量大，导致抽采效果不佳；增压区煤体解吸瓦斯较为困难，需要更大的抽采负压才能满足要求；稳压区的钻孔通常情况下保持孔口负压不变即可，但部分钻孔施工时会因煤体松软出现塌孔、实际施工开孔方位角误差、钻头单边离心作用偏离设计轨迹以及施工后由于煤体裂隙发育导通，地质构造影响等众多因素导致钻孔发生塌孔、窜孔等现象，也需要及时调整抽采负压，保证较好的单孔瓦斯抽采效果。另外一方面，制约了整个回采工作面的抽采效果，当回采工作面瓦斯抽采率没有达到《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求时，应需要及时调整回采工作面汇流管的负压，提高回采工作面瓦斯抽采效率。(2)多数预抽顺层钻孔均垂直煤壁方向布置，影响了预抽效果；由于煤体渗透率具有各向异性特征，当顺层钻孔布置方位角不一样时，瓦斯抽采效果具有较大差异；另外，当顺层预抽钻孔与朝工作面切眼方向有一定的夹角时，可以延长单个预抽钻孔的抽采时间。(3)多数预抽顺层钻孔沿垂直煤层高度方向只布置一排钻孔，影响煤层瓦斯预抽效果，特别是针对厚煤层，由于预抽钻孔抽采影响范围有限，特别是沿垂直煤层高度方向渗透率小，单排预抽钻孔往往不能够有效抽采上部煤层瓦斯。针对上述问题，有针对性地优化顺层预抽钻孔参数，对增加顺层钻孔单孔瓦斯抽采效率，提高整个回采工作面的瓦预抽效果，可为防止矿井瓦斯灾害提供更加可靠的安全保障，对促进矿井安全高效生产具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，该方法主要针对当面回采工作面前方顺层预抽钻孔负压保持不变、布孔方位不合理、布孔数量不满足厚煤层抽采需要等问题，结合抽采效果评估情况，提出顺层预抽钻孔参数优化方案，从而提高厚煤层预抽钻孔抽采效果，保证回采工作面的安全生产。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，包括回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估。所述的回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，在回采工作面回风顺槽及运输顺槽汇流总管及每个抽采钻孔支管上均设置阀门，改变阀门开口大小，实现顺层预抽钻孔抽采负压的动态调整。所述的顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，主要考虑两个方面的因素，首先尽可能保证顺层预抽钻孔布孔方向与煤层最大主应力方向垂直，其次考虑顺层预抽钻孔与朝回采工作面切眼方向有一定的夹角，角度在15°～25°为最佳。所述的沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，第一排顺层预抽钻孔布置在1/3煤层高度处，第二排顺层预抽钻孔布置在2/3煤层高度处；第一排顺层预抽钻孔用于抽采下部煤体瓦斯，第二排顺层预抽钻孔用于抽采上部煤体瓦斯。所述的顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估，通过在抽采管路上安装瓦斯抽放多参数测定仪，监测瓦斯抽采流量及抽采浓度，统计一段时间内钻孔瓦斯抽采纯量，结合煤层原始瓦斯含量，预测抽采后的煤层残存瓦斯含量；结合回采工作面的风排瓦斯量，预测回采工作面的瓦斯抽采率；根据预测的顺层预抽钻孔抽采后的煤层残存瓦斯含量、工作面的瓦斯抽采率，评价顺层预抽钻孔抽采效果，提出回采工作面汇流总管阀门控制方案。所述的改变阀门开口大小，减小位于回采工作面前方卸压区顺层预抽钻孔阀门开口，增加位于回采工作面前方增压区的抽采钻孔的阀门开口。所述的改变阀门开口大小，位于回采工作面前方稳压区的顺层预抽钻孔阀门开口大小，依据单个顺层预抽钻孔瓦斯气体浓度进行调整，当单个顺层预抽钻孔瓦斯气体浓度明显低于周边稳压区顺层预抽钻孔瓦斯气体浓度时，减小该顺层预抽钻孔阀门开口。所述的回采工作面汇流总管阀门控制方案，当抽采后的煤层残存瓦斯含量或回采工作面的瓦斯抽采率未达到《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求时，加大回采工作面汇流管阀门开口，或减小相邻回采工作面汇流管阀门开口，实现提高回采工作面汇流管抽采负压。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的厚煤层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，包括回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估，全方位优化了顺层预抽钻孔参数，提高了厚煤层预抽钻孔抽采效果，保证了回采工作面的安全生产。附图说明图1是本专利技术整体示意图(俯视图)图2是预抽钻孔布置示意图(俯视图)图3是阀门及多参数测试仪布置示意图图4是预抽钻孔布置示意图1(正视图)图5是预抽钻孔布置示意图2(正视图)图6是是阀门及多参数测试仪布置放大示意图图中，1—回采工作面，2—回采工作面回风顺槽，3—回采工作面运输顺槽，4—工作面前方增压区，5—工作面前方减压区，6—工作面前方稳压区，7—顺槽预抽钻孔，8—单孔阀门，9—汇流管阀门，10—多参数测试仪，11—汇流管，12—顺层预抽钻孔与朝回采工作面切眼方向夹角。具体实施方式如图1～6所示，本专利技术提供的一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，包括回采工作面1前方顺层预抽钻孔7抽采负压的差异化控制，顺层预抽钻孔7布孔方位角度优化，沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔7(包括第一排钻孔701-706，第二排钻孔713-718)，顺层预抽钻孔7瓦斯抽采效果动态评估。所述的回采工作面1前方顺层预抽钻孔7抽采负压的差异化控制，在回采工作面回风顺槽2及运输顺槽3汇流总管11上设置汇流管阀门9(包括运输顺槽901和回风顺槽902)，在每个抽采钻孔支管上设置单孔阀门8(801-812)，改变汇流管阀门9(901、902)和单孔阀门8(801-812)开口大小，实现顺层预抽钻孔7(701-712)抽采负压的动态调整。所述的顺层预抽钻孔7布孔方位角度优化，主要考虑两个方面的因素，首先尽可能保证顺层预抽钻孔布孔方向与煤层最大主应力方向垂直，最大主应力可根据现场地应力测试得出；其次考虑顺层预抽钻孔7与朝回采工作面1切眼方向有一定的夹角12，角度在15°～25°为最佳。所述的沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔7，第一排顺层预抽钻孔701-706布置在1/3煤层高度处，第二排顺层预抽钻孔713-718布置在2/3煤层高度处；第一排顺层预抽钻孔701-706用于抽采下部煤体瓦斯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，包括回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估。

【技术特征摘要】
1.一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，包括回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态评估。2.根据权利要求1所述的一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，其特征在于：所述的回采工作面前方顺层预抽钻孔抽采负压的差异化控制，在回采工作面回风顺槽及运输顺槽汇流总管及每个抽采钻孔支管上均设置阀门，改变阀门开口大小，实现顺层预抽钻孔抽采负压的动态调整。3.根据权利要求1所述的一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，其特征在于：所述的顺层预抽钻孔布孔方位角度优化，主要考虑两个方面的因素，首先尽可能保证顺层预抽钻孔布孔方向与煤层最大主应力方向垂直，其次考虑顺层预抽钻孔与朝回采工作面切眼方向有一定的夹角，角度在15°～25°为最佳。4.根据权利要求1所述的一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，其特征在于：所述的沿煤层高度方向布置两排顺层预抽钻孔，第一排顺层预抽钻孔布置在1/3煤层高度处，第二排顺层预抽钻孔布置在2/3煤层高度处；第一排顺层预抽钻孔用于抽采下部煤体瓦斯，第二排顺层预抽钻孔用于抽采上部煤体瓦斯。5.根据权利要求1所述的一种厚煤层顺层预抽钻孔参数优化及抽采效果评估的方法，其特征在于：所述的顺层预抽钻孔瓦斯抽采效果动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：周爱桃，王凯，陶博，徐超，臧杰，郭海军，华明国，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11