CN104018874B - 一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，分别在工作面回风顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的上向顺层钻孔，运输顺槽和回风顺槽靠近工作面煤壁侧分别布置瓦斯抽采管路，运输顺槽和回风顺槽的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔通过瓦斯抽采管路进入矿井瓦斯抽采系统，注浆封孔后抽采系统合茬进行瓦斯抽采，采用本发明的技术方案，通过调整钻孔布置方式，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，施工不同孔底间距的顺层钻孔，减少钻孔工程量，最大限度的缩短工作面的投产时间，提高瓦斯抽采效果，实现煤与瓦斯共采。
Description
技术领域
本发明属于矿山开采领域，更具体地说，本发明涉及一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法。
背景技术
需要快速投产的高瓦斯或突出煤层采煤工作面必须消除或降低煤层含量，防止回采工作面回采过程中发生异常瓦斯动力现象，利用钻孔预抽煤层瓦斯是区域性防突的主要措施之一，预抽钻孔分为穿层钻孔和顺层钻孔两种，其中顺层钻孔由于钻孔利用率高而成为抽采瓦斯的最基本形式，煤与瓦斯突出矿井的煤层绝大多数属于低透气性松软煤层，对于低透气性煤层，每个钻孔所控制的瓦斯流场的范围是很小的，随着时间的增长，流场范围的增加不明显，在这种情况下，钻孔间距对提高瓦斯抽采量就显得比较重要，但盲目增加钻孔的密度势必会造成钻孔施工量的增大，工期延长，影响经济效益；松软煤层中施工瓦斯抽采长钻孔十分困难，容易出现垮孔或卡钻等缺陷的发生，影响到抽采瓦斯浓度；由于距切眼距离较远的煤层距被开采的时间较长，因而拥有较长的抽采时间；若同样采用与距切眼距离较近煤层中布置的钻孔间距，则不仅增加了钻孔的施工量和钻机移动量，延长了工期加大了施工费用，同时还增加了钻孔过程中垮孔、卡钻等缺陷发生的可能性；合理地确定顺层长钻孔的有关参数是取得较高的抽采效果和较好的经济效益的基础，在孔间距、抽采时间、抽采负压等抽采参数中，孔底间距和抽采时间对抽采效果的影响较大；对于顺层钻孔抽采来说，抽采时间主要受生产安排的影响，可调整的幅度有限，但距切眼的距离不同，钻孔的实际抽采时间差别较大，抽采效果也有所不同；相对而言，钻孔间距对抽采效果的影响较大，也比较易于调整。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过调整钻孔布置方式，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，施工不同孔底间距的顺层钻孔，减少钻孔工程量，最大限度的缩短工作面的投产时间，提高瓦斯抽采效果，实现煤与瓦斯共采的顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，分别在工作面回风顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的上向顺层钻孔，运输顺槽和回风顺槽靠近工作面煤壁侧分别布置瓦斯抽采管路，运输顺槽和回风顺槽的上向顺层钻孔和下向顺层钻孔通过瓦斯抽采管路进入矿井瓦斯抽采系统，向上向顺层钻孔和下向顺层钻孔内注浆后将其封闭，抽采系统合茬进行瓦斯抽采。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，工作面回风顺槽施工的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽施工的上向顺层钻孔交叉设置，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的终孔位置在煤层中压茬距离≥10m，钻孔长度＞工作面长度的1/2。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，工作面回风顺槽所施工的沿煤层倾向的下向顺层钻孔俯斜向下，下向顺层钻孔的倾角为煤层倾角。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，工作面运输顺槽中所施工的沿煤层倾向的上向顺层钻孔仰斜向上，上向顺层钻孔的倾角为煤层倾角。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的孔间距与距切眼距离成正比，工作面钻孔间距分为下述区间：区间一，回采距离与工作面面长相等区域，钻孔间距为D；区间二，回采距离为工作面面长一倍与两倍之间区域，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔间距为2D；区间三，回采距离大于两倍工作面面长区域，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔间距为3D。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，钻孔直径94～113mm；钻孔开孔位置在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处。
本发明公开的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，分别在工作面回风顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的上向顺层钻孔，运输顺槽和回风顺槽靠近工作面煤壁侧分别布置瓦斯抽采管路，运输顺槽和回风顺槽的上向顺层钻孔和下向顺层钻孔通过瓦斯抽采管路进入矿井瓦斯抽采系统，向上向顺层钻孔和下向顺层钻孔内注浆后将其封闭，抽采系统合茬进行瓦斯抽采，采用本发明的技术方案，通过调整下向顺层钻孔和上向顺层钻孔布置方式，采用动态钻孔设计方法，将预抽、边采边抽有效地相结合，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，在工作面运输顺槽和回风顺槽沿煤层倾向平行施工不同孔底间距的顺层钻孔，克服了现有技术整个工作面预抽钻孔单一孔底间距布置的缺点，避免了瓦斯抽采的盲目性，从而减少了钻孔工程量、钻机移动量及钻孔过程中垮孔卡钻等可能性，节约工程成本，最大限度的缩短工作面的投产时间，便于矿井快速生产，提高了工作效率；采取不同的瓦斯抽采参数，可以做到瓦斯抽采的最优化，使瓦斯抽采效果合理有效，实现煤与瓦斯共采。
工作面回风顺槽施工的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽施工的上向顺层钻孔交叉设置，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的终孔位置在煤层中压茬距离≥10m，钻孔长度≥工作面长度的1/2，在相同的煤厚和保护范围条件下虽然下向顺层钻孔和上向顺层钻孔直径越大，抽采效果越好，但随着下向顺层钻孔和上向顺层钻孔直径的增大，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔瓦斯抽采量增大不明显，却反而会使钻孔施工变得困难；因而为了保证钻孔既有良好的抽采效果，又能使施工经济合理，根据实践经验和理论分析，钻孔越深，瓦斯抽放效果越好，但同时会造成施工难度加大；本发明确定了施工的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔交叉，且压茬距离不小于10m，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔长度要求超过工作面长度的1/2，工作面中间不留空白带。
工作面回风顺槽所施工的沿煤层倾向的下向顺层钻孔俯斜向下，下向顺层钻孔的倾角为煤层倾角；工作面运输顺槽中所施工的沿煤层倾向的上向顺层钻孔仰斜向上，上向顺层钻孔的倾角为煤层倾角；利用动态钻孔设计替代等间距钻孔设计方案后，设置钻孔间距的动态变化，使其可以达到瓦斯抽采的最优化；在工作面运输顺槽和回风顺槽沿煤层倾向平行施工不同孔底间距的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔，克服了整个工作面预抽钻孔单一孔底间距布置的缺点，避免了瓦斯抽采的盲目性。
下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的孔间距与距切眼距离成正比，工作面钻孔间距分为下述区间：区间一，回采距离与工作面面长相等区域，钻孔间距为D；区间二，回采距离为工作面面长一倍与两倍之间区域，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔间距为2D；区间三，回采距离大于两倍工作面面长区域，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔间距为3D，依照动态钻孔设计方案，依次在工作面运输顺槽和回风顺槽中区间一、区间二、区间三三个分区中施工相应间距的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔与工作面垂直；其次，在注浆封孔后合茬进行抽采，瓦斯抽采后对区间一、区间二、区间三三个分区分别进行效果评价；最后，在效果达标后，开采区间一，同时继续对区间二、区间三分区进行瓦斯抽采，而当区间一开采结束时，在开采区间二的同时也继续对区间三进行抽采，将预抽、边采边抽有效地相结合起来。
下向顺层钻孔和上向顺层钻孔直径都为94～113mm；下向顺层钻孔和上向顺层钻孔开孔位置分别在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处，在相同的煤厚和保护范围条件下虽然钻孔直径越大，抽采效果越好，但随着钻孔直径的增大，钻孔瓦斯抽采量增大不明显，却反而会使钻孔施工变得困难；因而为了保证下向顺层钻孔和上向顺层钻孔既有良好的抽采效果，又能使施工经济合理，确定下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的直径都为94～113mm，抽采效果最好；钻孔开孔位置对抽采效果和钻孔的孔间距的分布有影响，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔开孔位置分别在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处，分布合理，抽采效果好。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层钻孔布置立体图；
图2为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层平行钻孔布置平面图；
图3为图2所示的本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层平行钻孔布置平面图的Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图4为为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的沿垂直于工作面方向动态顺层钻孔布置剖面图。
图中标记为：1、运输顺槽；2、回风顺槽；3、切眼；4、区间一；5、区间二；6、区间三；7、下向顺层钻孔；8、上向顺层钻孔；9、瓦斯抽采管路。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层钻孔布置立体图；图2为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层平行钻孔布置平面图；图3为图2所示的本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的动态顺层平行钻孔布置平面图的Ⅰ-Ⅰ剖面图；图4为为本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法的沿垂直于工作面方向动态顺层钻孔布置剖面图；如图所示的本发明一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，根据抽采时间的差异和距切眼距离不同，分别在工作面回风顺槽2中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的下向顺层钻孔7和工作面运输顺槽1中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的上向顺层钻孔8，运输顺槽1和回风顺槽2靠近工作面煤壁侧分别布置瓦斯抽采管路9，运输顺槽1和回风顺槽2的上向顺层钻孔8和下向顺层钻孔7通过瓦斯抽采管路9进入矿井瓦斯抽采系统，向上向顺层钻孔8和下向顺层钻孔7内注浆后将上向顺层钻孔8和下向顺层钻孔7封闭，抽采系统合茬进行瓦斯抽采，采用本发明的技术方案，通过调整下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8布置方式，具体说，根据抽采时间的差异和距切眼3距离不同，在工作面运输顺槽1和回风顺槽2沿煤层倾向平行施工不同孔底间距的顺层钻孔，采用动态钻孔设计方法，将预抽、边采边抽有效地相结合，克服了现有技术整个工作面预抽钻孔单一孔间距布置的缺点，避免了瓦斯抽采的盲目性，从而减少了钻孔工程量、钻机移动量及钻孔过程中垮孔卡钻等可能性，节约工程成本，最大限度的缩短工作面的投产时间，便于矿井快速生产，提高了工作效率；采取不同的瓦斯抽采参数，可以做到瓦斯抽采的最优化，使瓦斯抽采效果合理有效，实现煤与瓦斯共采。
工作面回风顺槽2施工的下向顺层钻孔7和工作面运输顺槽1施工的上向顺层钻孔8交叉设置，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8的终孔位置在煤层中压茬距离≥10m，钻孔长度＞工作面长度的1/2，在相同的煤厚和保护范围条件下虽然钻孔直径越大，抽采效果越好，但随着下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8直径的增大，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8瓦斯抽采量增大不明显，却反而会使下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8施工变得困难；因而为了保证钻孔既有良好的抽采效果，又能使施工经济合理，根据实践经验和理论分析，钻孔越深，瓦斯抽放效果越好，但同时会造成施工难度加大；本发明确定施工的下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8交叉，且压茬距离不小于10m，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8长度要求超过工作面长度的1/2，工作面中间不留空白带。
工作面回风顺槽2所施工的沿煤层倾向的下向顺层钻孔7俯斜向下，下向顺层钻孔7的倾角为煤层倾角；工作面运输顺槽1中所施工的沿煤层倾向的上向顺层钻孔8仰斜向上，上向顺层钻孔8的倾角为煤层倾角；利用动态钻孔设计替代等间距钻孔设计方案后，设置钻孔间距的动态变化，使其可以达到瓦斯抽采的最优化；在工作面运输顺槽1和回风顺槽2沿煤层倾向平行施工不同孔底间距的下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8，克服了整个工作面预抽钻孔单一孔底间距布置的缺点，避免了瓦斯抽采的盲目性。
下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8的孔间距与距切眼3距离成正比，以工作面面长L为基础，将整个工作面煤层划分成三个区，工作面钻孔间距分为下述区间：区间一4，回采距离与工作面面长相等区域，钻孔间距为D；区间二5，回采距离为工作面面长一倍与两倍之间区域，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8间距为2D；区间三6，回采距离大于两倍工作面面长区域，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8间距为3D，依照动态钻孔设计方案，依次在工作面运输顺槽1和回风顺槽2中区间一4、区间二5、区间三6三个分区中施工相应间距的下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8与工作面垂直；其次，在注浆封孔后合茬进行抽采，瓦斯抽采后对区间一4、区间二5、区间三6三个分区分别进行效果评价；最后，在效果达标后，开采区间一4，同时继续对区间二5、区间三6分区进行瓦斯抽采，而当区间一4开采结束时，在开采区间二5的同时也继续对区间三6进行抽采，将预抽、边采边抽有效地相结合起来。
下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8直径都为94～113mm；下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8开孔位置分别在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处，在相同的煤厚和保护范围条件下虽然钻孔直径越大，抽采效果越好，但随着钻孔直径的增大，钻孔瓦斯抽采量增大不明显，却反而会使钻孔施工变得困难；因而为了保证下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8既有良好的抽采效果，又能使施工经济合理，确定下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8的直径都为94～113mm，抽采效果最好；钻孔开孔位置对抽采效果和钻孔的孔间距的分布有影响，下向顺层钻孔7和上向顺层钻孔8开孔位置分别在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处，分布合理，抽采效果好。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，其特征在于：分别在工作面回风顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽中沿煤层倾向平行施工不同孔间距的上向顺层钻孔，运输顺槽和回风顺槽靠近工作面煤壁侧分别布置瓦斯抽采管路，运输顺槽的上向顺层钻孔和回风顺槽的下向顺层钻孔通过瓦斯抽采管路进入矿井瓦斯抽采系统，向上向顺层钻孔和下向顺层钻孔内注浆后将其封闭，抽采系统合茬进行瓦斯抽采，所述的工作面回风顺槽施工的下向顺层钻孔和工作面运输顺槽施工的上向顺层钻孔交叉设置，下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的终孔位置在煤层中压茬距离≥10m，钻孔长度＞工作面长度的1/2，所述的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的孔间距与距切眼距离成正比，工作面钻孔间距分为下述区间：区间一，回采距离与工作面面长相等区域，相邻的下向顺层钻孔/上向顺层钻孔之间的间距为D；区间二，回采距离为工作面面长一倍与两倍之间区域，相邻的下向顺层钻孔/上向顺层钻孔之间的间距为2D；区间三，回采距离大于两倍工作面面长区域，相邻的下向顺层钻孔/上向顺层钻孔之间的间距为3D。
2.按照权利要求1所述的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，其特征在于：所述的工作面回风顺槽所施工的沿煤层倾向的下向顺层钻孔俯斜向下，下向顺层钻孔的倾角为煤层倾角。
3.按照权利要求1所述的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，其特征在于：所述的工作面运输顺槽中所施工的沿煤层倾向的上向顺层钻孔仰斜向上，上向顺层钻孔的倾角为煤层倾角。
4.按照权利要求1所述的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，其特征在于：所述的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔的直径都为94～113mm。
5.按照权利要求1所述的一种顺层钻孔预抽工作面瓦斯的方法，其特征在于：所述的下向顺层钻孔和上向顺层钻孔开孔位置分别在工作面巷帮侧，距离巷道底板1m处。
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