CN103046946A - 一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法 - Google Patents

一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法，包括如下步骤：在预抽煤层上布置多个贯通钻孔；在进风顺槽靠近所述预抽煤层的一侧铺设第一抽采管路，将所述多个贯通钻孔的一端与第一抽采管路连接；在回风顺槽靠近所述预抽煤层的一侧铺设第二抽采管路，将所述多个贯通钻孔的另一端与第二抽采管路连接，使得所述多个贯通钻孔分别与第一抽采管路、第二抽采管路连通形成瓦斯预抽系统，之后在所述进风顺槽内铺设第一负压提升管路系统，并将第一负压提升管路系统与第一抽采管路连通，以便提升第一抽采管路的负压；在所述回风顺槽内铺设第二负压提升管路系统，并将第二负压提升管路系统与第二抽采管路连通，以便提升第二抽采管路的负压。

Description

一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿瓦斯的抽采方法，尤其涉及一种预抽低透煤层瓦斯的方法。
背景技术
长期以来，本煤层预抽由于受施工设备、施工工程量以及煤层封孔严密质量等方面的制约，在透气性差的煤层，抽采效果不明显，一些矿区的工作面预抽率仅为5～10％。目前，本煤层顺层钻孔预抽主要有平行钻孔、扇形钻孔和交叉钻孔等布置方法，其钻孔均未贯通，一旦塌孔，钻孔有效抽采段减少，不利于整体抽采。传统的平行预抽钻孔间距一般为5～20m，对瓦斯赋存条件较好的煤层预抽效果较好，但对于透气性差，瓦斯赋存不稳定的煤层，存在预抽时间长，预抽率低，效果不理想的情况，不能有效减少本煤层瓦斯含量和起到消突作用，不能满足现代煤矿高效节约化生产的需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法，该方法采用了密集贯通钻孔，能对整个回采区域进行预抽，预抽时间短；并采用负压提升系统提升抽采负压，增加了瓦斯抽采量，抽采效率高，能有效解决低透煤层有效抽采半径小、煤层透气性差、瓦斯赋存不稳定的难题。
为实现本发明的上述目的，提供以下技术方案：
一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法，包括如下步骤：在预抽煤层上布置多个贯通钻孔；在进风顺槽靠近所述预抽煤层的一侧铺设第一抽采管路，将所述多个贯通钻孔的一端与第一抽采管路连接；在回风顺槽靠近所述预抽煤层的一侧铺设第二抽采管路，将所述多个贯通钻孔的另一端与第二抽采管路连接，使得所述多个贯通钻孔分别与第一抽采管路、第二抽采管路连通形成完整的瓦斯预抽系统。
还包括如下步骤：在所述进风顺槽内铺设第一负压提升管路系统，并将第一负压提升管路系统与第一抽采管路连通，以便提升第一抽采管路的负压；在所述回风顺槽内铺设第二负压提升管路系统，并将第二负压提升管路系统与第二抽采管路连通，以便提升第二抽采管路的负压。
其中，相邻所述贯通钻孔的水平间距为1～2m。
其中，所述贯通钻孔的所述一端通过第一连接装置与所述第一抽采管路连接；所述贯通钻孔的所述另一端通过第二连接装置与所述第二抽采管路连接。
特别是，第一连接装置与所述第二连接装置的结构相同，均包括：安装在所述贯通钻孔端部的封孔管；具有多个连接端口的连接器，其一个连接端口与所述第一抽采管路/第二抽采管路连接，其余每个端口分别连接一个所述贯通钻孔上的封孔管。
特别是，封孔管的直径小于所述贯通钻孔的直径，所述封孔管的外壁与所述贯通钻孔的内壁之间密封。
其中，第一负压提升管路系统和所述第二负压提升管路系统分别包含至少一条管路。
特别是，第一负压提升管路系统包含多条管路，多条管路间隔均匀地连接在所述第一抽采管路上；第二负压提升管路系统包含多条管路，多条管路间隔均匀地连接在所述第二抽采管路上。
特别是，进风顺槽包括位于所述预抽煤层与煤柱之间的第一进风顺槽和位于煤柱外侧的第二进风顺槽；所述回风顺槽包括位于所述预抽煤层与煤柱之间的第一回风顺槽和位于煤柱外侧的第二回风顺槽。
特别是，第一负压提升管路系统铺设在第二进风顺槽内，第一负压提升管路系统穿过所述煤柱间横贯密闭与所述第一抽采管路连接；第二负压提升管路系统铺设在第二回风顺槽内，第二负压提升管路系统穿过所述煤柱间横贯密闭与所述第二抽采管路连接。
本发明的有益效果体现在以下方面：
1)本发明采用贯通钻孔密集布置方式，易在大直径钻孔群之间形成导通裂隙，实现大范围增透，能对整个回采区域进行预抽，有效解决低透煤层有效抽采半径小的难题，且预抽时间短；
2)贯通钻孔两侧同时抽采能有效避免因塌孔而导致部分钻孔段失效；
3)设置负压提升管路与抽采管路连接，有效提升了抽采管路的整体抽采负压，增加了瓦斯抽采量，提高预抽率；
4)采用连接装置实现贯通钻孔与抽采管路的连接，避免因本煤层预抽钻孔接出管路过多导致与封孔管连接困难；
5)本发明在区段顺槽掘进期间即可进行预抽钻孔工程量施工，且在顺槽巷道掘进完成后，从工作面沿回采方向依次施工，能有效缓解钻孔工程量大的问题。
附图说明
图1是本发明密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法的结构示意图；
图2是本发明预抽煤层上布置贯通钻孔的断面图；
图3是图1中A部分的放大图。
附图标记说明：1-预抽煤层；10-贯通钻孔；11-封孔管；12-连接器；12a、12b、12c、12d、12e-连接端口；2-进风顺槽；2a-第一进风顺槽；2b-第二进风顺槽；3-回风顺槽；3a-第一回风顺槽；3b-第二回风顺槽；5a-第一抽采管路；5b-第二抽采管路；6a、7a-第一负压提升管路；6b、7b-第二负压提升管路；8-煤柱；80-横贯密闭。
具体实施方式
如图1本发明密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法的结构示意图所示，本发明的密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法，包括如下步骤：
在预抽煤层1上布置多个贯通钻孔10，贯通钻孔10由预抽煤层1的一侧贯穿至另一侧，贯通钻孔10覆盖整个回采区域；
在进风顺槽2靠近预抽煤层1的一侧铺设第一抽采管路5a，将多个贯通钻孔10的一端与第一抽采管路5a连接；
在回风顺槽3靠近预抽煤层1的一侧铺设第二抽采管路5b，将多个贯通钻孔10的另一端与第二抽采管路5b连接，使得多个贯通钻孔10分别与第一抽采管路5a、第二抽采管路5b连通，形成完整的瓦斯预抽系统。
之后，在进风顺槽2内铺设第一负压提升管路系统，并将第一负压提升管路系统与第一抽采管路5a连通，以便提升第一抽采管路5a的负压；
在回风顺槽3内铺设第二负压提升管路系统，并将第二负压提升管路系统与第二抽采管路5b连通，以便提升第二抽采管路5b的负压，从而提升抽采管路的整体抽采负压，以便增加瓦斯的抽采量。
本发明中的“提压”是指提升负压。
本发明的第一负压提升管路系统包含两条管路6a、7a，两条第一负压提升管路6a、7a分别连接在第一抽采管路5a的1/3、2/3处。本发明的第一负压提升管路系统也可以包含一条或多条管路；多条第一负压提升管路间隔均匀地连接在第一抽采管路5a上。
本发明的进风顺槽2包括位于预抽煤层1与煤柱8之间的第一进风顺槽2a和位于煤柱8外侧的第二进风顺槽2b；两条第一负压提升管路6a、7a铺设在第二进风顺槽2b内，两条第一负压提升管路6a、7a分别穿过煤柱间横贯密闭80与第一抽采管路5a的1/3、2/3处连接。
本发明的第二负压提升管路系统包含两条管路6b、7b，两条第二负压提升管路6b、7b分别连接在第一抽采管路5b的1/3、2/3处。本发明的第二负压提升管路也可以包含一条或多条管路，多条第二负压提升管路间隔均匀地连接在第二抽采管路5b上。
本发明的回风顺槽3包括位于预抽煤层1与煤柱8之间的第一回风顺槽3a和位于煤柱8外侧的第二回风顺槽3b；本发明的两条第二负压提升管路6b、7b铺设在第二回风顺槽3b内，两条第二负压提升管路6b、7b分别穿过煤柱8间横贯密闭80与第二抽采管路5b的1/3、2/3处连接。
如图2所示，本发明的相邻贯通钻孔10之间的水平间距h为1～2m；贯通钻孔10的直径为120～200mm，从而使得大直径钻孔群之间形成导通裂隙，实现大范围增透，能对整个回采区域进行预抽。
本发明的第一抽采管路5a、第二抽采管路5b、第一负压提升管路6a、7a、第二负压提升管路6b、7b的直径为350～500mm。
如图1、3所示，本发明的贯通钻孔10的一端通过第一连接装置与第一抽采管路5a连接；贯通钻孔10的另一端通过第二连接装置与第二抽采管路5b连接。第一连接装置包括：安装在贯通钻孔10端部的封孔管11，封孔11的直径小于贯通钻孔10的直径，封孔管11的外壁与贯通钻孔10的内壁之间由介质密封，使得贯通钻孔10内的瓦斯气体只能由封孔管11流出，而不能由封孔管11的外壁与贯通钻孔10的内壁之间流出；具有多个连接端口的连接器12，其一个连接端口12a与第一抽采管路5a连接，其余每个端口分别连接一个贯通钻孔10上的封孔管11。
如图3所示，本发明中连接器12具有5个连接端口12a、12b、12c、12d、12e，其中一个连接端口12a通过软管与第一抽采管路5a连接，剩余的四个连接端口12b、12c、12d、12e分别通过一根软管与一个贯通钻孔10上的封孔管11连接，这样，使得每四个贯通钻孔10共用一个连接器12与第一抽采管路5a连通。
第二连接装置与第一连接装置的结构相同，贯通钻孔10的另一端通过第二连接装置与第二抽采管路5b连接的结构形式与上述结构相同，在此不再累述。
采用本发明瓦斯预抽方法，单孔平均初始抽采量由0.0197m3/min增至0.0452m3/min，煤层瓦斯抽采浓度可达45％以上，煤层预抽率达55％以上，煤层瓦斯含量15.27m3/t降至6.85m3/t以下，可将高瓦斯低透突出煤层转变为低瓦斯无突出煤层。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种密集贯通钻孔并管提压预抽低透煤层瓦斯的方法，包括如下步骤：
在预抽煤层(1)上布置多个贯通钻孔(10)；
在进风顺槽(2)靠近所述预抽煤层(1)的一侧铺设第一抽采管路(5a)，将所述多个贯通钻孔(10)的一端与第一抽采管路(5a)连接；
在回风顺槽(3)靠近所述预抽煤层(1)的一侧铺设第二抽采管路(5b)，将所述多个贯通钻孔(10)的另一端与第二抽采管路(5b)连接，使得所述多个贯通钻孔(10)分别与第一抽采管路(5a)、第二抽采管路(5b)连通，形成完整的瓦斯预抽系统。
2.如权利要求1所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于还包括如下步骤：
在所述进风顺槽(2)内铺设第一负压提升管路系统，并将第一负压提升管路系统与第一抽采管路(5a)连通，以便提升第一抽采管路(5a)的负压；
在所述回风顺槽(3)内铺设第二负压提升管路系统，并将第二负压提升管路系统与第二抽采管路(5b)连通，以便提升第二抽采管路(5b)的负压。
3.如权利要求1或2所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，相邻所述贯通钻孔(10)的水平间距为1～2m。
4.如权利要求3所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，
所述贯通钻孔(10)的所述一端通过第一连接装置与所述第一抽采管路(5a)连接；
所述贯通钻孔(10)的所述另一端通过第二连接装置与所述第二抽采管路(5b)连接。
5.如权利要求4所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，所述第一连接装置与所述第二连接装置的结构相同，均包括：
安装在所述贯通钻孔(10)端部的封孔管(11)；
具有多个连接端口的连接器(12)，其一个连接端口与所述第一抽采管路(5a)/第二抽采管路(5b)连接，其余每个端口分别连接一个所述贯通钻孔(10)上的封孔管(11)。
6.如权利要求5所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，所述封孔管(11)的直径小于所述贯通钻孔(10)的直径，所述封孔管(11)的外壁与所述贯通钻孔(10)的内壁之间密封。
7.如权利要求2所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，所述第一负压提升管路系统和所述第二负压提升管路系统分别包含至少一条管路。
8.如权利要求7所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，
所述第一负压提升管路系统包含多条管路，多条管路间隔均匀地连接在所述第一抽采管路(5a)上；
所述第二负压提升管路系统包含多条管路，多条管路间隔均匀地连接在所述第二抽采管路(5b)上。
9.如权利要求8所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，
所述进风顺槽(2)包括位于所述预抽煤层(1)与煤柱(8)之间的第一进风顺槽(2a)和位于煤柱(8)外侧的第二进风顺槽(2b)；
所述回风顺槽(3)包括位于所述预抽煤层(1)与煤柱(8)之间的第一回风顺槽(3a)和位于煤柱(8)外侧的第二回风顺槽(3b)。
10.如权利要求9所述的预抽低透煤层瓦斯的方法，其特征在于，
所述第一负压提升管路系统铺设在所述第二进风顺槽(2b)内，第一负压提升管路系统穿过所述煤柱间横贯密闭与所述第一抽采管路(5a)连接；
所述第二负压提升管路系统铺设在第二回风顺槽(3b)内，第二负压提升管路系统穿过所述煤柱间横贯密闭与所述第二抽采管路(5b)连接。
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