一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法技术

本发明专利技术公开了一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，步骤为：基于关键层位置的导水裂隙带高度的预计；低层位定向长钻孔参数的确定及施工。本发明专利技术的定向长钻孔整体抽采效果良好，在经济、人力、物力、时间等方面都有明显提升。本发明专利技术能够实现对煤矿回采工作面裂隙带内瓦斯高效抽采，降低采煤工作面上隅角和回风风流中瓦斯浓度，也达到治理采空区瓦斯的作用，能够安全、高效、低成本解决回采工作面瓦斯问题，保证采煤工作面安全回采。保证采煤工作面安全回采。保证采煤工作面安全回采。

【技术实现步骤摘要】
一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法


[0001]本专利技术属于瓦斯抽采的
，尤其涉及一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法。

技术介绍

[0002]煤矿中瓦斯突出与爆炸事故是矿井最为严重自然灾害之一，是约束矿井安全生产的首要问题，且近年来，伴随矿井机械化水平不断提高，矿井生产强度也逐渐加大，也使得矿井瓦斯涌出量逐渐增大，采空区瓦斯涌出现象日益增加，另一方面，工作面上隅角瓦斯积聚问题也是影响煤矿安全的首要难题。采空区内的瓦斯治理是整个煤矿瓦斯治理中十分关键的内容，进行瓦斯抽采是治理采空区瓦斯重要手段之一，采空区瓦斯抽采效果，影响回采工作面瓦斯浓度的大小，也影响矿井安全生产，需要对采空区瓦斯采取合理高效的治理措施。
[0003]我国目前常用采空区瓦斯抽采方式一般分为以下几种，一种是对采空区进行埋管抽采，但该方法存在成本高，施工技术要求高，工作任务繁重等问题；另一种是采用高位倾斜钻孔抽采，其存在施工工作量大，钻孔服务时间短等问题；另一种是顶板高抽巷进行抽采，其存在初期掘进巷道时施工难度大，巷道掘进工程量大，造价偏高，后期维护困难等问题；另一种是工作面尾巷抽采，其主要存在日常管理复杂等问题。
[0004]近年来随着国内外钻具装备和钻进技术的不断提高，定向长钻孔瓦斯抽采技术逐渐普及得到推广，其具有轨迹准确可控，能够降低施工成本，覆盖区域大，有效缓解采掘交替紧张的优势。
[0005]全封闭采空区瓦斯抽采和半封闭采空区瓦斯抽采是采空区瓦斯抽采的两大类。由于半封闭采空区瓦斯对矿井安全高效生产影响较为明显，一直以来都是人们研究的主要内容。针对半封闭采空区瓦斯已研究出了众多抽采方法，主要有专用巷道抽采法和钻孔抽采法：
[0006](1)专用巷道抽采法
[0007]①
顶板岩石高抽巷抽采
[0008]②
专用尾巷抽采
[0009](2)钻孔抽采
[0010]①
采空区埋管抽采
[0011]②
采空区高位倾斜钻孔抽采
[0012]③
地面垂直钻孔抽采
[0013]上述技术方案的缺点：
[0014](1)专用巷道抽采法
[0015]①
顶板岩石高抽巷抽采
[0016]其主要存在初期掘进巷道施工难度高、工程量大，施工时间久、工程造价偏高，后期维护较困难、影响矿井采掘交替等问题。
[0017]②
专用尾巷抽采
[0018]日常管理上较为复杂困难。
[0019](2)钻孔抽采
[0020]①
采空区埋管抽采
[0021]埋入采空区的管路容易被跨落的覆岩压破，存在抽放效果不佳和后期管理困难的问题。
[0022]②
采空区高位钻孔抽采
[0023]随着回采工作面的不断推进，高位钻孔的终孔位置随着顶板不断垮落和压实而在不断降低，从而使得钻孔抽采效果急剧下降，需要不断施工新的钻孔，钻孔层位布置要较为精确，才能保证抽采效果，并且伴随新的钻孔出现，施工量也随之增加。
[0024]③
地面垂直钻孔抽采
[0025]该抽采方式存在施工周期长，成本高等问题。

技术实现思路

[0026]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，能够实现对煤矿回采工作面裂隙带内瓦斯高效抽采，降低采煤工作面上隅角和回风风流中瓦斯浓度，也达到治理采空区瓦斯的作用，能够安全、高效、低成本解决回采工作面瓦斯问题，保证采煤工作面安全回采。
[0027]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0028]本专利技术提供一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，包括以下步骤：
[0029]S1：基于关键层位置的导水裂隙带高度的预计；
[0030]S2：低层位定向长钻孔参数的确定及施工。
[0031]可选的，所述步骤1中，对工作面关键层位置以及距开采煤层高度进行计算，首先对主关键层是否位于7
‑
10M以内进行判断，如果主关键层高度大于7
‑
10M，则导水裂隙带高度等于7
‑
10M以上最近的关键层距煤层高度，如果主关键层高度小于7
‑
10M，则导水裂隙带高度大于等于基岩厚度。
[0032]进一步的，所述步骤S2的具体步骤如下：
[0033]S21：确定钻孔位置；
[0034]S22：确定钻孔数量；
[0035]S23：确定钻孔间距。
[0036]可选的，所述步骤S21的具体步骤如下：
[0037]S211：确定钻孔垂直位置，大直径钻孔布置在煤层上方19
‑
40m范围内；
[0038]S212：确定钻孔水平位置，大直径长钻孔布置在距回风巷两倍采高至工作面倾向长度五分之一位置。
[0039]由上，本专利技术利用关键层位置预计导水裂隙带高度，使得裂隙带理论高度预计更加准确、合理。6个定向长钻孔施工累计用时53.5d，相较高抽巷其施工时间130d及施工量都大大减小，相较高抽巷成本节约300万元，人力资源也节省28人，相较高位倾斜钻孔其服务时间也明显提高，累计服务时间达到169d，而且长钻孔抽采效率较高，钻场平均瓦斯抽采纯量为4.55m3/min，钻场最大瓦斯抽采纯量10.72m3/min，单孔最大瓦斯抽采纯量4.59m3/min，
6个大直径钻孔在整个观测阶段累计抽采瓦斯911200m3。本专利技术的定向长钻孔整体抽采效果良好，在经济、人力、物力、时间等方面都有明显提升。本专利技术能够实现对煤矿回采工作面裂隙带内瓦斯高效抽采，降低采煤工作面上隅角和回风风流中瓦斯浓度，也达到治理采空区瓦斯的作用，能够安全、高效、低成本解决回采工作面瓦斯问题，保证采煤工作面安全回采。
[0040]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0042]图1为本专利技术的低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法的流程图；
[0043]图2为工作面基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法流程图；
[0044]图3为定向长钻孔实钻示意图，其中(a)为定向长钻孔平面竣工示意图；(b)为定向长钻孔剖面竣工示意图。
具体实施方式
[0045]参见图1至图3，本专利技术的低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，包括以下步骤：
[0046]1、基于关键层位置的导水裂隙带高度的预计
[0047]①
预计方法的具体步骤，基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法的具体步骤如图2所示。其中M为煤层采厚，m。
[0048]②
裂隙带高度计算结果，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于关键层位置的导水裂隙带高度的预计；S2：低层位定向长钻孔参数的确定及施工。2.如权利要求1所述的低层位的定向长钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于，所述步骤1中，对工作面关键层位置以及距开采煤层高度进行计算，首先对主关键层是否位于7
‑
10M以内进行判断，如果主关键层高度大于7
‑
10M，则导水裂隙带高度等于7
‑
10M以上最近的关键层距煤层高度，如果主关键层高度小于7

【专利技术属性】
技术研发人员：梁冰，张校勇，孙维吉，房胜杰，秦茂龙，张肖洋，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：