CN110259378A - 一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，属于井下瓦斯抽采技术领域，包括以下步骤：A.划定预抽范围的边界线，确定底抽巷内穿层钻孔的开孔位置P；B.确定边界钻孔轴线PA₀和PB₀；C.确定第一钻孔轴线，将边界钻孔轴线向预抽范围的中心偏移距离为抽采半径R得到第一偏移线，以第一偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到第一圆，取第一圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁和PB₁；D.确定第二钻孔轴线PA₂和/或PB₂；E.确定第n钻孔轴线PAn和/或PBn，直至AnBn的距离小于抽采直径；F.以PAn、PBn为中心且以R为半径钻孔。本装置解决了现有技术中底抽巷穿层钻孔在预抽煤层布置存在空白带和重复率高的问题。

Description

一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法

技术领域

本发明属于井下瓦斯抽采技术领域，涉及一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法。

背景技术

底抽巷，也称为是底板巷道，位于煤层下方的岩层，底板巷道是指布置在煤层底板的巷道；高位巷或者高抽巷，位于煤层上方的岩层，顶板巷道是指布置在煤层顶板的巷道。

底抽巷预抽，是近距离煤层群综合治理瓦斯的方法之一。底抽巷预抽：在巷道开拓之初制定科学合理的钻孔设计方案，一是提前对上部煤层巷道掘进进行提前预抽；二是使上部覆盖煤层得到充分卸压，；三是在开采保护过程中进行瓦斯抽采，同时拦截邻近煤层瓦斯涌入保护层；四是对采空区瓦斯进行抽采，牵制瓦斯流向，五是增加气源钻孔，提高瓦斯抽采浓度及抽采量。

目前，底抽巷预抽技术领域，在瓦斯抽采穿层钻孔设计这方面存在空白带和钻孔重复率过高的问题，钻孔设计过程存在一定的问题，现有技术无法合理的消除穿层钻孔布置产生的三角空白带。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，解决了现有技术中底抽巷穿层钻孔在预抽煤层布置存在空白带和重复率过高的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，包括以下步骤：

A.划定预抽煤层的预抽范围的边界线，确定底抽巷内穿层钻孔的开孔位置P；

B.确定边界钻孔轴线：将开孔位置P与预抽范围的边界线连线得到预钻孔轴线，预钻孔轴线与煤层顶板线形成三角形，将包围预抽范围且使三角形面积最小的预钻孔轴线作为边界钻孔轴线PA₀和PB₀；

C.确定第一钻孔轴线：

a：当底抽巷内错于预抽范围时，将边界钻孔轴线P_A和P_B分别向预抽范围的中心偏移距离R得到双偏第一偏移线，其中R为抽采半径，以双偏第一偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到双偏第一圆，取双偏第一圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁和PB₁；

b：当底抽巷外错于预抽范围时，将边界钻孔轴线P_A和P_B中相对较长的边界钻孔轴线向另一边界钻孔轴线偏移距离R得到单偏第一偏移线，以单偏第一偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到单偏第一圆，取单偏第一圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁或PB₁；

D.确定第二钻孔轴线：

a：当底抽巷内错于预抽范围时，将第一钻孔轴线PA₁和PB₁向预抽范围的中心偏移距离R得到双偏第二偏移线，以双偏第二偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到双偏第二圆，取双偏第二圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂和PB₂；

b：当底抽巷内错于预抽范围时，将第一钻孔轴线PA₁或PB₁向预抽范围的中心偏移距离R得到单偏第二偏移线，以单偏第二偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到单偏第二圆，取单偏第二圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂或PB₂；

E.确定第n钻孔轴线：重复步骤D，确定第n钻孔轴线PA_n和PB_n，直至AnBn的距离小于R；

F.确定预抽范围的钻孔布置：分别以PA_n、PB_n为中心线且以R为半径钻孔。

本发明的有益效果在于：

1.本发明公开的消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，保证了抽采钻孔在预抽煤层中的均匀度，消除了三角空白带，保证了生产安全。

2.本发明公开的消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，避免了因防止出现三角空白带采取高密度的钻孔带来的瓦斯钻孔工程量增大的问题，降低了因重复率过高带来的经济成本。

3.本发明公开的消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，不仅解决了现有技术中底抽巷穿层钻孔在预抽煤层布置存在空白带的问题，还解决了重复率过高的问题。该方法使瓦斯治理在钻孔设计这方面更加经济安全合理，同时对于底抽巷穿层钻布置也具有重要的指导和实际意义。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的底抽巷内错于预抽范围的示意图；

图2为本发明的实施例1边界钻孔轴线示意图；

图3为本发明的实施例1的钻孔偏移方法示意图一；

图4为本发明的实施例1的钻孔偏移方法示意图二；

图5为本发明的实施例1的穿层钻孔布置示意图一；

图6为本发明的实施例1的穿层钻孔布置示意图二；

图7为本发明的底抽巷外错于预抽范围的示意图一；

图8为本发明的实施例2边界钻孔轴线示意图一；

图9为本发明的实施例2的钻孔偏移方法示意图一；

图10为本发明的实施例2的钻孔偏移方法示意图二；

图11为本发明的实施例2的穿层钻孔布置示意图一；

图12为本发明的实施例2的穿层钻孔布置示意图二；

图13为本发明的底抽巷外错于预抽范围示意图二；

图14为本发明的实施例2边界钻孔轴线示意图二。

附图标记：预抽煤层1、煤层顶板线2、煤层底板线3、边界线4、法向距离5、底抽巷6、预抽范围7。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

请参阅图1～图6，一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，根据预抽煤层1及其边界、预抽煤层1与底抽巷6的法向距离5、预抽煤层1的预抽范围7与底抽巷6的空间位置关系，设计预抽煤层1的钻孔方法，以消除预抽煤层1存在瓦斯治理盲区和钻孔抽采空白带的问题，包括以下步骤：

A.划定预抽范围7的边界线4，确定底抽巷6内穿层钻孔的开孔位置P；

B.确定边界钻孔轴线：将开孔位置P与预抽范围7的边界线4连线得到预钻孔轴线，预钻孔轴线与煤层顶板线形成三角形，将包围预抽范围7且使三角形面积最小的预钻孔轴线作为边界钻孔轴线PA₀和PB₀；

C.确定第一钻孔轴线：将边界钻孔轴线PA和PB分别向预抽范围7的中心偏移距离R得到双偏第一偏移线，其中R为抽采半径，以双偏第一偏移线与煤层顶板线2的交点为圆心且以R为半径得到双偏第一圆，取双偏第一圆与煤层顶板线2的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁和PB₁；

D.确定第二钻孔轴线：将第一钻孔轴线PA₁和PB₁向预抽范围7中心偏移距离R得到双偏第二偏移线，以双偏第二偏移线与煤层顶板线2的交点为圆心且以R为半径得到双偏第二圆，取双偏第二圆与煤层顶板线2的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂和PB₂；

E.确定第n钻孔轴线：重复步骤D，确定钻孔轴线PAn和PBn，直至AnBn的距离小于R；

F.确定预抽范围7的钻孔布置：分别以PA_n、PB_n为中心线且以R为半径钻孔。

本实施中，预抽范围7与底抽巷6的位置关系为底抽巷6内错于预抽范围7，边界钻孔轴线PA0和PB0均向预抽范围7的中心偏移，为双边偏移。

本实施例中，在双偏第一圆与煤层顶板线2的交点中，靠近预抽范围7中心的交点为内交点；预抽范围7的边界线4是指预抽范围7的边界中连接煤层顶板线2和煤层地板线3的线段；预抽范围7为预抽煤层1中需要预抽采的范围。

实施例2

请参阅图7～图14，与实施例1中不同的是，预抽范围7与底抽巷6的位置关系为底抽巷6外错于预抽范围7，此时取边界钻孔轴线PA和PB中相对较长的边界钻孔轴线向另一边界钻孔轴线偏移，为单边偏移。

本实施例的步骤C：将边界钻孔轴线PA和PB中相对较长的边界钻孔轴线向另一边界钻孔轴线偏移距离R得到单偏第一偏移线，以单偏第一偏移线与煤层顶板线2的交点为圆心且以R为半径得到单偏第一圆，取单偏第一圆与煤层顶板线2的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁或PB₁

本实施例的步骤D：将第一钻孔轴线PA₁或PB₁向预抽范围7的中心偏移距离R得到单偏第二偏移线，以单偏第二偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到单偏第二圆，取单偏第二圆与煤层顶板线2的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂或PB₂。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种消除底抽巷穿层钻孔预抽煤层空白带的钻孔设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.划定预抽煤层的预抽范围的边界线，确定底抽巷内穿层钻孔的开孔位置P；

B.确定边界钻孔轴线：将开孔位置P与预抽范围的边界线连线得到预钻孔轴线，预钻孔轴线与煤层顶板线形成三角形，将包围预抽范围且使三角形面积最小的预钻孔轴线作为边界钻孔轴线PA₀和PB₀；

C.确定第一钻孔轴线：

a：当底抽巷内错于预抽范围时，将边界钻孔轴线P_A和P_B分别向预抽范围的中心偏移距离R得到双偏第一偏移线，其中R为抽采半径，以双偏第一偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到双偏第一圆，取双偏第一圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁和PB₁；

b：当底抽巷外错于预抽范围时，将边界钻孔轴线P_A和P_B中相对较长的边界钻孔轴线向另一边界钻孔轴线偏移距离R得到单偏第一偏移线，以单偏第一偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到单偏第一圆，取单偏第一圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第一钻孔轴线PA₁或PB₁；

D.确定第二钻孔轴线：

a：当底抽巷内错于预抽范围时，将第一钻孔轴线PA₁和PB₁向预抽范围的中心偏移距离R得到双偏第二偏移线，以双偏第二偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到双偏第二圆，取双偏第二圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂和PB₂；

b：当底抽巷内错于预抽范围时，将第一钻孔轴线PA₁或PB₁向预抽范围的中心偏移距离R得到单偏第二偏移线，以单偏第二偏移线与煤层顶板线的交点为圆心且以R为半径得到单偏第二圆，取单偏第二圆与煤层顶板线的内交点与点P连接得到第二钻孔轴线PA₂或PB₂；

E.确定第n钻孔轴线：重复步骤D，确定第n钻孔轴线PA_n和PB_n，直至AnBn的距离小于R；

F.确定预抽范围的钻孔布置：分别以PA_n、PB_n为中心线且以R为半径钻孔。