特厚煤层多元灾害超前协同治理方法技术

本发明专利技术特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，在掘进工作面的两帮部开设钻场，然后确定目标煤层位置以及钻孔位置，并在钻孔位置处沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔，在主钻孔内施工分支钻孔，最后在主钻孔中进行分段式水力压裂，待压裂结束后进行抽排瓦斯或者疏放水；该方法通过定向钻孔技术合理布置，以及分段式水利压裂技术，能够实现多元灾的超前害协同治理。前害协同治理。前害协同治理。

【技术实现步骤摘要】
特厚煤层多元灾害超前协同治理方法


[0001]本专利技术属于特厚煤层掘进
，具体涉及一种特厚煤层多元灾害超前协同治理方法。

技术介绍

[0002]冲击地压、瓦斯、水、火是煤炭掘进面临的主要灾害，尤其是随着煤矿掘进深度增加，在特厚煤层中此类灾害极容易对矿井以及工作人员造成不可估量的损失。目前，各地方、各矿井针对不同灾害治理方面仅采取单一的治理方法，例如：抽采钻孔、探放水钻孔、地质探查钻孔及防冲卸压钻孔等方法，均是针对不同的灾害所采用的不同治理方法，很难实现不同灾害之间的协同治理。
[0003]同时，煤炭掘进过程中，由于井下工况环境复杂，尤其是深部矿井往往伴随有高瓦斯、冲击地压、水害复杂性等特点，若对于不同的灾害均采用的不同治理方法，其治理过程繁杂，且施工难度大存在安全隐患。因此，如何通过一种方法同时实现超前协同治理多种灾害，是目前亟待解决的问题。
[0004]专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是提供一种特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，具有提前预防治理煤炭掘进过程中存在的冲击地压、瓦斯、水等灾害的特点。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，具体为，在掘进工作面的两帮部开设钻场，然后确定目标煤层位置以及钻孔位置，并在钻孔位置处沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔，在主钻孔内施工分支钻孔，最后在主钻孔中进行分段式水力压裂，待压裂结束后进行抽排瓦斯或者疏放水。
[0007]具体按照以下步骤实施：
[0008]步骤1、在掘进工作面的两帮部开设钻场，将钻机放置在钻场中；
[0009]步骤2、确定目标煤层的位置，根据目标煤层的位置确定主钻孔位置；
[0010]步骤3、根据步骤2中选定的主钻孔位置，使用钻机沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔；
[0011]步骤4、步骤3中主钻孔钻进结束后，在主钻孔退钻期间，使用钻机在主钻孔内的煤层顶部和底部钻进，得到第一分支钻孔；
[0012]步骤5、步骤4中第一分支钻孔钻进结束后，根据目标煤层中导通裂隙水和含水层所在位置，使用钻机在主钻孔内向导通裂隙水和含水层所在的压裂区域定向钻进，得到第二分支钻孔；
[0013]步骤6、步骤5中第二分支钻孔结束后，在主钻孔内选定合适的待压裂位置，在待压裂位置处进行分段式水力压裂；
[0014]步骤7、待步骤6中主钻孔的水力压裂结束后，经主钻孔，并通过第一分支钻孔和第二分支钻孔进行疏放水以及抽排瓦斯的工作。
[0015]本专利技术的特征还在于：
[0016]步骤1中钻场的开设方法具体如下：
[0017]在距离掘进工作面50米以内的掘进巷道两侧各自开设一个钻场，所述钻场的尺寸为10m
×
5m
×
3.5m，所述钻机为千米定向钻机。
[0018]步骤2中根据目标煤层的位置确定主钻孔位置具体为：
[0019]根据矿井地层综合柱状图中的目标煤层分布情况以及微震系统中震源分布密集度，将主钻孔位置设置在目标煤层中部且震源分布较密集的层位。
[0020]步骤3中所述主钻孔的具体钻进方法如下：
[0021]步骤3.1、在与掘进工作面处于同一平面的目标煤层中设定一个钻孔水平起点，所述钻孔水平起点距离掘进巷道的垂直距离为25m
‑
30m；
[0022]步骤3.2、自步骤2中选定的主钻孔位置处起，使用钻机向钻孔水平起点处定向钻进；
[0023]步骤3.3、待步骤3.2中的钻机到钻孔水平起点处后，调整钻进方向，使钻机沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进，待钻孔深度超前工作面所在位置500m
‑
800m时孔钻进结束得到主钻孔。
[0024]主钻孔至少有两个，主钻孔均布在掘进巷道两侧，每两个相邻的主钻孔之间的间距均为50m
‑
60m。
[0025]第一分支钻孔有若干组，每两组相邻的第一分支钻孔之间的间距为150m
‑
200m，每组第一分支钻孔由底板分支钻孔和顶板分支钻孔组成，底板分支钻孔和顶板分支钻孔对应分布在主钻孔内的底部煤层和顶部煤层上。
[0026]步骤5中第二分支钻孔的具体钻进方法如下：
[0027]待步骤4中第一分支钻孔钻进结束后、通过主钻孔检测目标煤层中的导通裂隙水或者含水层，并利用地质雷达法、地震反射法精准确定导通裂隙水或者含水层所在的压裂区域中主裂隙的最低点，然后在主钻孔内向压裂区域中主裂隙的最低点处进行定向钻进，得到第二分支钻孔，通过第二分支钻孔将压裂区域中的裂隙水经主钻孔引入掘进巷道排水沟内，进行排放水工作。
[0028]步骤6的具体步骤如下：
[0029]步骤6.1、在主钻孔内选定若干个待压裂位置，每两个所述待压裂位置之间的间距小于50m；
[0030]步骤6.2、通过压裂密封钻杆将封隔器送入到钻孔内的待压裂位置处；
[0031]步骤6.3、使用高压水泵，并采用双封单卡压裂技术，自主钻孔最深处起逐步向外，且在每一个待压裂位置处进行水力压裂。
[0032]本专利技术的有益效果是：
[0033]本专利技术特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，通过定向钻孔技术合理布置主钻孔、第一分支钻孔和第二分支钻孔，以及采用分段式水利压裂技术，能够实现冲击地压、瓦斯抽采、水害防治、地质探查以及煤尘防治等多元灾害协同治理；本专利技术特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，通过设置钻场，以及主钻孔的钻孔深度超前工作面所在位置500m
‑
800m，可以对还未掘进的目标煤层中可能存在的灾害进行超前治理。
附图说明
[0034]图1是特厚煤层多元灾害超前协同治理方法中主钻孔的位置分布图；
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0036]本专利技术特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，如图1所示，在掘进工作面的两帮部开设钻场，然后确定目标煤层位置以及钻孔位置，并在钻孔位置处沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔，在主钻孔内施工分支钻孔，最后在主钻孔中进行分段式水力压裂，待压裂结束后进行抽排瓦斯或者疏放水。
[0037]具体按照以下步骤实施：
[0038]步骤1、在掘进工作面的两帮部开设钻场，将钻机放置在钻场中；
[0039]钻场的开设方法具体如下：
[0040]在距离掘进工作面50米以外的掘进巷道两侧各自开设一个钻场，钻机为千米定向钻机，钻场的尺寸为10m
×
5m
×
3.5m。其中，通过将钻场开设在掘进工作面的两帮部位置，不占用掘进巷道，保证掘进巷道畅通，进而可保证煤层掘进工作的进行，使得煤层掘进工作不受影响，钻场设置在距离掘进工作面50m以外，是由于常规的煤层掘进设备在掘进巷道中所占距离约为30m
‑
40m，因此，为保证煤层掘进设备的正常运行需要将钻场设置在远离掘进工作面50m以外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，其特征在于，在掘进工作面的两帮部开设钻场，然后确定目标煤层位置以及钻孔位置，并在钻孔位置处沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔，在主钻孔内施工分支钻孔，最后在主钻孔中进行分段式水力压裂，待压裂结束后进行抽排瓦斯或者疏放水。2.根据权利要求1所述的特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、在掘进工作面的两帮部开设钻场，将钻机放置在钻场中；步骤2、确定目标煤层的位置，根据目标煤层的位置确定主钻孔位置；步骤3、根据步骤2中选定的主钻孔位置，使用钻机沿目标煤层的掘进方向进行定向钻进得到主钻孔；步骤4、步骤3中主钻孔钻进结束后，在主钻孔退钻期间，使用钻机在主钻孔内的煤层顶部和底部钻进，得到第一分支钻孔；步骤5、步骤4中第一分支钻孔钻进结束后，根据目标煤层中导通裂隙水和含水层所在位置，使用钻机在主钻孔内向导通裂隙水和含水层所在的压裂区域定向钻进，得到第二分支钻孔；步骤6、步骤5中第二分支钻孔结束后，在主钻孔内选定合适的待压裂位置，在待压裂位置处进行分段式水力压裂；步骤7、待步骤6中主钻孔的水力压裂结束后，经主钻孔，并通过第一分支钻孔和第二分支钻孔进行疏放水以及抽排瓦斯的工作。3.根据权利要求2所述的特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，其特征在于，步骤1所述钻场的开设方法具体如下：在距离掘进工作面50米以内的掘进巷道两侧各自开设一个钻场，所述钻场的尺寸为10m
×
5m
×
3.5m，所述钻机为千米定向钻机。4.根据权利要求2所述的特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，其特征在于，步骤2中根据目标煤层的位置确定主钻孔位置具体为：根据矿井地层综合柱状图中的目标煤层分布情况以及微震系统中震源分布密集度，将主钻孔位置设置在目标煤层中部且震源分布较密集的层位。5.根据权利要求2所述的特厚煤层多元灾害超前协同治理方法，其特征在于，步骤3中所述主钻孔的具体钻进方法如下：步骤3.1、在与掘进工作面处于同一平面的目标煤层...

【专利技术属性】
技术研发人员：相里海龙，马小辉，王向阳，李文福，刘咸富，何伟，夏海斌，
申请(专利权)人：陕西彬长孟村矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：