本发明专利技术涉及一种中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法，属于煤矿瓦斯治理领域。包括步骤S1、在煤层内部设置若干顺层定向长钻孔；S2、在煤层顶板处设置若干顶板高位定向分支长钻孔；S3、接入抽采管路进行瓦斯抽采。本方法利用开拓上下山巷道从源头上实现了大区域、超前、全时空的瓦斯危害高效治理，通过采用水力压裂定向长钻孔、普通定向长钻孔和高位定向分支长钻孔等手段，能实现中硬煤层采掘过程中煤巷、裂隙带、上隅角、回采工作面、邻近层、采空区的瓦斯全时空高效治理，解决了现有瓦斯治理方法在时间上不能超前治理、空间上不能全覆盖治理、效率上不能大面积超前高效治理等技术难题，降低了瓦斯治理工程量和成本。降低了瓦斯治理工程量和成本。降低了瓦斯治理工程量和成本。
【技术实现步骤摘要】
中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法
[0001]本专利技术属于煤矿瓦斯治理领域，具体涉及一种中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法。
技术介绍
[0002]瓦斯灾害严重影响了煤矿的安全生产。要实现突出煤层回采工作面的安全回采，需从本质上实现采掘的抽采达标和瓦斯涌出治理，进一步讲就是需要实现采掘工作面的时空高效抽采。
[0003]现有瓦斯治理方法中，可根据采掘时间的先后顺序分别对煤巷条带及回采区域进行瓦斯治理，从时间上讲，该方法不能实现超前瓦斯治理。
[0004]现有瓦斯治理方法中，可根据瓦斯来源分别对回采工作面的上隅角、顶板采动裂隙带和采空区进行瓦斯治理，从空间上讲，该方法未能实现采掘过程中的全时空瓦斯治理。
[0005]现有瓦斯治理方法中，可利用采掘巷道施工穿层或顺层钻孔来抽采瓦斯以进行瓦斯治理，但这种方式其瓦斯治理区域较小，不能大区域超前抽采，致使煤矿的采掘接替紧张或失调，从瓦斯治理效率上讲效率较低。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种针对中硬煤层的大区域全时空瓦斯高效治理方法，以解决现有瓦斯治理过程中所存在的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法，包括以下步骤：S1、在煤层内部设置若干顺层定向长钻孔；S2、在煤层顶板处设置若干顶板高位定向分支长钻孔；S3、接入抽采管路进行瓦斯抽采；
[0009]步骤S1中，煤层内部顺层定向长钻孔分为水力压裂定向长钻孔5和普通定向长钻孔12，其中，各普通定向长钻孔12对应布置在两个相邻的水力压裂定向长钻孔5的正中间处以加强瓦斯抽采，各水力压裂定向长钻孔5进行分段水力压裂；
[0010]步骤S2中，顶板高位定向分支长钻孔包括主孔6和与主孔相通的分支孔；
[0011]主孔6在煤层倾向方向上的最优施工位置是以回采工作面回风巷3靠近回采侧的下帮煤壁为界、并间隔L1距离为最优施工位置，该L1的计算公式为：
[0012]L1＝[Y/3
‑
h/tan(α+β)]÷
2；
[0013]式中：α为煤层倾角，单位为
°
；β为顶板覆岩卸压角，单位为
°
；Y为回采工作面的切眼宽度，单位为m；h为水力压裂定向长钻孔5与煤层顶板间的铅直距离，单位为m；
[0014]该分支孔包括煤巷侧分支孔7和回采侧分支孔8；其中煤巷侧分支孔7在煤层倾向方向上的水平投影长度Y3施工范围需覆盖回采工作面回风巷3及回采工作面回风巷的瓦斯排放带，其计算公式为：
[0015]Y3≥L1+W+Y
p
；
[0016]式中：L1为主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置，单位为m；W为回采工作面回风巷的宽度，单位为m；Y
p
为回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度，单位为m；
[0017]回采侧分支孔8在煤层倾向方向上的水平投影长度Y2需超过采空区重新压实区，不小于回采工作面切眼宽度Y的1/3，即Y2≥Y/3。
[0018]进一步，步骤S2中，主孔6在铅直方向上的最优施工层位布置在顶板裂隙带的最顶端，即顶板弯曲带和裂隙带的交界处。
[0019]进一步，步骤S2中，主孔6在煤层走向方向上的长度大于回采工作面长度X，且超过20m以上。
[0020]进一步，步骤S2中，在煤层倾向方向上，每个回采工作面所对应的主孔6的施工位置均按照最优施工位置L1设计。
[0021]进一步，步骤S2中，煤巷侧分支孔7和回采侧分支孔8在煤层走向方向上的开孔间距与分段水力压裂的间距X1相同，并使各煤巷侧分支孔7的煤孔段以及回采侧分支孔8的煤孔段分布在两相邻分段水力压裂区间的中间区域。
[0022]进一步，步骤S2中，每个煤巷侧分支孔7和回采侧分支孔8施工过程中，向各分支孔内全程下护孔筛孔管。
[0023]进一步，步骤S3中，煤巷掘进过程中，顶板高位定向分支长钻孔继续覆盖区域瓦斯，同时将暴露在煤巷中的煤巷条带分支孔的护孔筛孔管换为抽采管并安装三通，引出一路管路埋入采空区，以抽采工作面回采时采空区瓦斯和邻近层涌出的瓦斯。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]本方法利用开拓上下山巷道从源头上实现了大区域、超前、全时空的瓦斯危害高效治理，通过采用水力压裂定向长钻孔、普通定向长钻孔和高位定向分支长钻孔等手段，能实现中硬煤层采掘过程中煤巷、裂隙带、上隅角、回采工作面、邻近层、采空区的瓦斯全时空高效治理，解决了现有瓦斯治理方法在时间上不能超前治理、空间上不能全覆盖治理、效率上不能大区域超前高效治理等技术难题，降低了瓦斯治理工程量和成本，实现了大区域超前全时空高效瓦斯治理。
[0026]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0028]图1为中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法平面布置示意图；
[0029]图2为顺层定向长钻孔的分段水力压裂工艺示意图；
[0030]图3为顶板高位定向分支长钻孔在煤层走向方向上的剖面布置示意图；
[0031]图4为顶板高位定向分支长钻孔在煤层倾向方向上的剖面布置示意图。
[0032]附图标记：
[0033]1‑
开拓上下山巷道、2
‑
回采工作面运输巷、3
‑
回采工作面回风巷、4
‑
回采工作面切
眼、5
‑
水力压裂定向长钻孔、6
‑
主孔、7
‑
煤巷侧分支孔、8
‑
回采侧分支孔、9
‑
高位定向分支长钻孔的分支孔的抽采控制区域边界线、10
‑
煤层、11
‑
抽采管路、12
‑
普通定向长钻孔、13
‑
前封隔器、14
‑
后封隔器；
[0034]r
‑
水力压裂半径、X
‑
回采工作面长度、X1‑
分段水力压裂的间距、Y
‑
回采工作面的切眼宽度、Y1‑
两相邻水力压裂定向长钻孔的间距、Y2‑
回采侧分支孔在煤层倾向方向上的水平投影长度、Y3‑
煤巷侧分支孔在煤层倾向方向上的水平投影长度、Y
p
‑
回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度、W
‑
回采工作面回风巷的宽度、L1‑
主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置、R
‑
煤层的抽采半径。
具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种中硬煤层大区域全时空高效瓦斯治理方法，其特征在于包括以下步骤：S1、在煤层内部设置若干顺层定向长钻孔；S2、在煤层顶板处设置若干顶板高位定向分支长钻孔；S3、接入抽采管路进行瓦斯抽采；步骤S1中，煤层内部顺层定向长钻孔分为水力压裂定向长钻孔(5)和普通定向长钻孔(12)，其中，各普通定向长钻孔(12)对应布置在两个相邻的水力压裂定向长钻孔(5)的正中间处以加强瓦斯抽采，各水力压裂定向长钻孔(5)进行分段水力压裂；步骤S2中，顶板高位定向分支长钻孔包括主孔(6)和与主孔相通的分支孔；主孔6在煤层倾向方向上的最优施工位置是以回采工作面回风巷(3)靠近回采侧的下帮煤壁为界、并间隔L1距离为最优施工位置，该L1的计算公式为：L1＝[Y/3
‑
h/tan(α+β)]
÷
2；式中：α为煤层倾角，单位为
°
；β为顶板覆岩卸压角，单位为
°
；Y为回采工作面的切眼宽度，单位为m；h为水力压裂定向长钻孔(5)与煤层顶板间的铅直距离，单位为m；该分支孔包括煤巷侧分支孔(7)和回采侧分支孔(8)；其中煤巷侧分支孔(7)在煤层倾向方向上的水平投影长度Y3施工范围需覆盖回采工作面回风巷(3)及回采工作面回风巷的瓦斯排放带，其计算公式为：Y3≥L1+W+Y
p
；式中：L1为主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置，单位为m；W为回采工作面回风巷的宽度，单位为m；Y
p
为回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度，单位为m；回采侧分支孔(8)在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，孙东玲，杨慧明，曹建军，武文宾，姚壮壮，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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