CN108180035A - 高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，属于煤矿瓦斯治理技术领域。该方法包含如下步骤：S1：测试煤岩层参数；S2：利用定向钻机装备在煤层顶板和底板指定位置分别施工定向长钻孔Ⅰ和定向长钻孔Ⅱ；S3：在底板定向长钻孔Ⅱ施工完成后，向孔底放置增透作业设备，根据岩层、煤层特性，选择工作参数向煤层方向实施增透；S4：增透作业完成后，将顶板定向长钻孔Ⅰ接入负压管路，与井下抽放系统并网抽放瓦斯；将底板定向长钻孔Ⅱ接入孔口排水、排渣装置，并与井下瓦斯抽放系统连接。本发明方法尤其适用于煤矿井下低透气性煤层卸压增透的瓦斯抽采，可以大幅缩短煤巷掘进或工作面瓦斯治理达标周期。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯治理技术领域，涉及一种高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法。
背景技术
我国煤矿分布广，开采条件变化大，尤其是煤层瓦斯赋存十分复杂，普遍具有微孔隙、低渗透性、高吸附等特点，造成瓦斯抽采效果很差，严重制约煤矿企业高效生产和安全作业，而且随着煤矿开采深度逐步向深部延伸，瓦斯抽采效果不佳的局面越发突出，部分高瓦斯矿井还易导致突出、瓦斯爆炸等事故。
目前解决煤层瓦斯治理的主要措施还是向煤层施工钻孔，或通过钻孔进行增透作业，但是对于高瓦斯、低渗透性煤层，由于瓦斯解析效果差，很多时候虽然施工了大量的抽放钻孔，但抽采效率依然较低，无法满足巷道掘进消突或工作面瓦斯治理的需要。另外，目前很多煤矿采用的水力压裂、水力割缝、水力冲孔、二氧化碳致裂等增透措施，容易受煤体原始特性的影响，往往松软煤层经过增透作业后不久就会出现增透裂隙愈合堵孔的情况，进而影响瓦斯抽采效果。对于通过钻孔抽采瓦斯的方式，多数情况下钻孔既是作业通道，也是瓦斯抽采通道，容易受到塌孔、排水、堵塞等状况影响，而且通过负压抽采低渗透性煤层时，抽采负压影响范围有限，上述因素均严重制约了钻孔的实际抽放效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，尤其适用于煤矿井下低透气性煤层卸压增透的瓦斯抽采，可以大幅缩短煤巷掘进或工作面瓦斯治理达标周期。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，该方法包含如下步骤：
S1：利用定向钻机装备在煤层顶板和底板指定位置分别施工定向长钻孔Ⅰ和定向长钻孔Ⅱ；
S2：在底板定向长钻孔Ⅱ施工完成后，向孔底放置增透作业设备，根据岩层、煤层特性，选择工作参数向煤层方向实施增透；
S3：增透作业完成后，将顶板定向长钻孔Ⅰ接入负压管路，与井下抽放系统并网抽放瓦斯；将底板定向长钻孔Ⅱ接入孔口排水、排渣装置，并与井下瓦斯抽放系统连接。
进一步，将步骤S1中煤层顶板和底板指定位置施工的定向长钻孔Ⅰ和定向长钻孔Ⅱ分为一组配合孔，且配合孔的钻孔轨迹和煤层的距离根据增透作业影响范围确定。
进一步，步骤S2实施增透过程中满足增透产生的裂隙与顶板的定向长钻孔Ⅰ导通。
本发明的有益效果在于：不同于现有复合抽采方法，本方法是通过定向钻机在煤层的顶、底板分别施工一组精准长钻孔，通过底板长钻孔向煤层方向实施增透作业，后期底板长钻孔作为排水、排渣通道及卸压孔，而顶板长钻孔与增透裂隙导通建立瓦斯排放通道，由此可以形成一个瓦斯抽采的循环。本方法尤其适用于煤矿井下低透气性煤层卸压增透的瓦斯抽采，可以大幅缩短煤巷掘进或工作面瓦斯治理达标周期。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明方法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明为高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，如图1所示，首先利用定向钻机装备1分别在煤层的顶板和底板一定位置施工定向长钻孔Ⅰ2和定向长钻孔Ⅱ3，其中定向长钻孔Ⅰ2作为增透作业和排水、排渣孔，定向长钻孔Ⅱ3作为瓦斯抽采孔；
该方法首先利用钻机施工取芯孔采取煤层本体、顶板和底板岩层样本，分别测试包括岩石硬度、抗压强度、弹性模量等参数。
然后采用定向钻机装备1施工钻孔，利用定向钻机装备1能够导向钻进和随钻测量的特点，在煤层顶、底板的一定位置分别精准施工定向长钻孔，施工的两个定向长钻孔为一组配合孔。施工的一组配合孔分别布置在煤层的顶板和底板岩层中，有利于保证钻孔安全和成孔性，且钻孔轨迹和煤层的距离根据增透作业影响范围而定，两者之间的距离为最小增透作业范围。
在底板定向长钻孔Ⅰ2施工完成后，向孔底放置增透作业设备，根据岩层、煤层特性，选择合理的工作参数向煤层方向实施增透，应保证增透产生的裂隙4与顶板长钻孔定向长钻孔Ⅱ3导通，但裂隙范围不能超过顶板长钻孔太多，以免影响孔壁稳定。
增透作业完成后，将顶板定向长钻孔Ⅱ3接入负压管路，与井下抽放系统并网抽放瓦斯；将底板长钻孔Ⅰ2接入孔口排水、排渣装置，同时该装置也与井下瓦斯抽放系统连接。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：
S1：利用钻机施工取芯孔，采取煤层本体、顶板和底板岩层样本，测试煤岩层参数；
S2：根据煤层顶、底板岩性特征，选择强度高的稳定岩层作为钻孔轨迹层位，再利用定向钻机装备按设计的钻孔轨迹，在煤层顶、底板分别施工定向长钻孔Ⅰ和定向长钻孔Ⅱ；
S3：根据所述煤岩层参数，计算满足增透范围所需的能量，然后在底板的定向长钻孔Ⅱ施工完成后，向孔底放置增透作业设备，选择相应的工作参数向煤层方向实施增透；
S4：增透作业完成后，将顶板的定向长钻孔Ⅰ接入负压管路，与井下抽放系统并网抽放瓦斯，将底板定向长钻孔Ⅱ接入孔口排水、排渣装置，并与井下瓦斯抽放系统连接。
2.根据权利要求1所述的高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，其特征在于：所述的煤岩层参数包含岩石硬度、抗压强度和弹性模量。
3.根据权利要求2所述的高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，其特征在于：将步骤S1中煤层顶板和底板指定位置施工的定向长钻孔Ⅰ和定向长钻孔Ⅱ分为一组配合孔，且两者之间的距离为最小增透作业范围。
4.根据权利要求3所述的高瓦斯低透气性煤层钻孔与增透联合作业的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤S2实施增透过程中满足增透产生的裂隙与顶板的定向长钻孔Ⅰ导通。
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