一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法和系统技术方案

本申请提供一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法和系统。该方法中，上层主孔布置在岩层中，便于成孔，不宜塌孔，抽采周期长，上部开采层开采后，下部煤岩体膨胀，产生大量裂隙，能够有效拦截抽采下邻近层卸压瓦斯，且上层主孔初始返平位置渐呈小角度上向施工，积水能够沿钻孔流入下层分支孔；下层分支孔在孔内积水较少时能够预抽下邻近层瓦斯，积水较多时作为上层主孔的积水孔使用，且受上部开采层回采工作面超前应力影响，在超前应力作用范围内的下邻近层中的煤孔被破坏，钻孔周围煤体卸压产生大量裂隙，涌出瓦斯的同时也为孔内积水排出提供了通道，分支孔的积水会随着上部工作面推进沿煤体裂隙自动流入煤体，有效保护主孔拦截、抽采效果。截、抽采效果。截、抽采效果。

【技术实现步骤摘要】
一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法和系统


[0001]本申请涉及煤矿开采
，特别涉及一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法和系统。

技术介绍

[0002]针对近距离煤层群开采的高瓦斯或突出矿井，在上部煤层或保护层开采时，下部邻近层或被保护层卸压，煤层瓦斯大量涌出，通过采空区涌入开采层，给开采层瓦斯防治增加了巨大的负担。
[0003]定向钻孔具有钻孔有效段长、覆盖范围广、轨迹可控等优点，因而，在下部邻近层未施工采掘巷道或不具备底抽巷条件时，通过在开采层施工下向拦截钻孔抽采邻近层瓦斯具有较好的效果。但是，下向钻孔因孔内积水问题，同等条件下瓦斯抽采率不足上向钻孔的50％,严重制约了下向钻孔的推广应用。
[0004]因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]本申请提供一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，包括：在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工若干瓦斯抽采拦截钻孔，均匀覆盖回采工作面倾向，形成层状拦截面；每个拦截钻孔分为上层主孔和下层分支孔，上层主孔布置在开采层与邻近层中间稳定的岩石中，且上层主孔初始返平位置位于岩层最下部，逐渐呈小角度上向施工；由上层主孔的初始返平位置向邻近层逐渐呈小角度下向施工下层分支孔，下层分支孔的初始返平位置位于邻近层顶部。<br/>[0008]优选的，所述在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工若干拦截钻孔，包括：在开采层的煤、岩壁施工下向钻孔，对钻孔进行封孔操作；待钻孔封孔完毕后，在钻孔内上向施工上层主孔；其中，钻孔封孔段与上层主孔的交接处为上层主孔的初始返平位置。
[0009]优选的，所述对钻孔封孔段进行封孔操作，包括：将封孔管的一端用石膏密封，另一端插入钻孔内，且封孔管的外侧沿轴向敷设注浆管；在封孔管端部与钻孔之间采用石膏密封；其中，注浆管伸入钻孔防喷孔的一端伸出封孔管端部与钻孔防喷孔之间的密封石膏；通过注浆管向煤壁与封孔管之间的孔隙内进行注浆，直至浆液渗入煤壁，煤体渗水或封孔管向外渗出浆液，停止注浆
[0010]优选的，还包括：在封孔管孔口处安装导引四通，导引四通的上端与瓦斯抽放管路连接、下端串联水渣沉淀池、前端加装封孔器后，钻杆穿过封孔器施打拦截钻孔。
[0011]优选的，还包括：响应于拦截钻孔施工完毕，退出钻杆，拆卸导引四通，并将封孔管与瓦斯抽放管路通过放水器串联，且放水器与封孔管之间设有流量阀门，放水器与瓦斯抽
放管路之间加装孔板流量计。
[0012]优选的，在施打拦截钻孔时，间隔3米或6米对钻孔进行一次测量，并将测量结果与预设轨迹进行比较，以根据比较结果对弯头方向进行调整。
[0013]优选的，在施打拦截钻孔时，响应于钻场内的瓦斯浓度达到0.8％，停止钻进，并对钻场内的瓦斯采取风筒引排或插管抽采措施。
[0014]本申请实施例还提供一种下向瓦斯抽采定长钻孔自动排水系统，包括：钻孔单元和抽采单元；钻孔单元配置为在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工若干拦截钻孔，均匀覆盖回采工作面倾向，形成层状拦截面；每个拦截钻孔分为上层主孔和下层分支孔，上层主孔布置在开采层与邻近层中间稳定的岩石中，且上层主孔初始返平位置位于岩层最下部，逐渐呈小角度上向施工；由上层主孔的初始返平位置向邻近层逐渐呈小角度下向施工下层分支孔，下层分支孔的初始返平位置位于邻近层顶部；抽采单元包括：放水器、孔板流量计、瓦斯抽放管路和流量阀门，放水器的进口与煤壁的钻孔防喷孔内插装的封孔管的孔口通过管道连接，放水器的出口与瓦斯抽放管路连接；其中，放水器的进口与封孔管的连接管路上设有流量阀门，放水器的出口与抽放管路之间设有孔板流量计。
[0015]有益效果：
[0016]本申请实施例提供的下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工若干瓦斯抽采拦截钻孔，均匀覆盖回采工作面倾向，形成层状拦截面，籍以有效拦截下邻近层泄压瓦斯；每个拦截钻孔分为上层主孔和下层分支孔，上层主孔布置在开采层与邻近层中间稳定的岩石中，且上层主孔初始返平位置位于岩层最下部，逐渐呈小角度上向施工；由上层主孔的初始返平位置向邻近层逐渐呈小角度下向施工下层分支孔，下层分支孔的初始返平位置位于邻近层顶部。
[0017]籍此，上层主孔布置在岩层中，钻孔便于成孔，不宜塌孔，抽采周期长，上部开采层开采后，煤岩体膨胀，产生大量裂隙，能够有效拦截抽采下邻近层大量卸压瓦斯，而且，上层主孔初始返平位置逐渐呈小角度上向施工，积水能够沿钻孔流入下层分支孔；下层分支孔在孔内积水较少时能够预抽下邻近层瓦斯，孔内积水较多时作为上层主孔的积水孔使用，且受上部开采层回采工作面超前应力影响，在超前应力作用范围内的下邻近层中的煤孔被破坏，钻孔周围煤体卸压产生大量裂隙，涌出瓦斯的同时也为孔内积水排出提供了通道，下层分支孔的积水会随着上部工作面推进沿煤体裂隙自动流入煤体，有效保护主孔拦截、抽采效果。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
[0019]图1为根据本申请的一些实施例提供的一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法原理示意图；
[0020]图2为图1所示实施例的截面示意图；
[0021]图3为根据本申请的一些实施例提供的定向钻孔防喷孔装置的布置示意图；
[0022]图4为根据本申请的一些实施例提供的抽采单元的布置示意图；
[0023]图5为根据本申请的一些实施例提供的一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水系
统的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
[0025]申请人研究发现，下向钻孔可以在矿井现有系统的巷道内施工，能有效避免底抽巷掘进速度慢、施工成本高、采掘接替紧张的问题，但是，下向钻孔因孔内积水问题，同等条件下的瓦斯抽采率不足上向钻孔的50％，严重制约了下向钻孔的应用。
[0026]基于此，申请人提出了一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，在上层主孔返底后，保持小角度上向施工，抽采过程中上层主孔内积水能够自动流至孔底，保证上层主孔内瓦斯流通通道顺畅；下层分支孔小角度下向施工，保证积水能够流入分支孔内，即下层分支孔的作用之一是储水；当上部工作面回采卸压作用影响至下部煤体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，其特征在于，包括：在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工瓦斯抽采拦截钻孔，均匀覆盖回采工作面倾向，形成层状拦截面；每个拦截钻孔分为上层主孔和下层分支孔，上层主孔布置在开采层与邻近层中间稳定的岩石中，且上层主孔初始返平位置位于岩层最下部，逐渐呈小角度上向施工；由上层主孔的初始返平位置向邻近层逐渐呈小角度下向施工下层分支孔，下层分支孔的初始返平位置位于邻近层顶部。2.根据权利要求1所述的下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，其特征在于，所述在开采层进风巷、回风巷内布置钻场，在钻场施工拦截钻孔，包括：在开采层的煤、岩壁施工下向钻孔，并对钻孔进行封孔操作；待钻孔封孔完毕后，在钻孔内上向施工上层主孔；其中，钻孔封孔段与上层主孔的交接处为上层主孔的初始返平位置。3.根据权利要求2所述的下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，其特征在于，所述对钻孔封孔段进行封孔操作，包括：将封孔管的一端用石膏密封，另一端插入钻孔内，且封孔管的外侧沿轴向敷设注浆管；在封孔管端部与钻孔之间采用石膏密封；其中，注浆管伸入钻孔防喷孔的一端伸出封孔管端部与钻孔防喷孔之间的密封石膏；通过注浆管向煤壁与封孔管之间的孔隙内进行注浆，直至浆液渗入煤壁，煤体渗水或封孔管向外渗出浆液，停止注浆。4.根据权利要求3所述下向瓦斯抽采定长钻孔的自动排水方法，其特征在于，还包括：在封孔管孔口处安装导引四通，导引四通的上端与瓦斯抽放管路连接、下端串联水渣沉淀池、前端加装封孔器后，钻杆穿过封孔器施打拦截钻孔。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，余明高，李全贵，钱亚楠，李海涛，任发科，宋明洋，赵政舵，杨宁，杨鑫磊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：