CN110685732B - 基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，1)从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采，从停采线的位置开始掘进进风巷道和回风巷道，随着巷道的向前掘进，在进风巷侧依次布置抽采钻孔，当掘进推进到开切眼的位置时，抽采钻孔布置结束，将临近停采线位置的抽采阀门调小，将临近开切眼位置的抽采阀门调大，使更多的负压分配到临近开切眼处的抽采钻孔中，增加临近开切眼位置的抽采钻孔中的抽采流量；2)从矿上压力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采，关闭卸压区临近工作面区域的阀门和增压区的阀门，全力开启卸压区临近增压区区域的阀门，实现瓦斯高效抽采的目的。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采的技术领域，特别是针对一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法。
背景技术
随着煤矿开采机械化水平的提高，以及特厚煤层一次采全高技术和综采放顶煤技术的大面积推广应用，工作面推进速度越来越快，产量越来越高；随着矿井开采向深部的延伸，煤层瓦斯含量也会越来越高；煤矿瓦斯抽采的措施正是解决上述问题的关键。
在瓦斯抽采中顺煤层瓦斯抽采涉及到以下因素影响：抽采钻孔的布置方式、掘进煤层的过程、采煤工作面的回采、矿山压力等，这些因素对顺煤层瓦斯抽采的抽采效率都有影响。
在顺煤层钻孔抽采瓦斯的过程当中，顺煤层钻孔的布置方式一般都是按经验对抽采钻孔进行布置的，没有一定的科学依据，在临近工作面的地方抽采钻孔布置密集，离工作面越远的地方抽采钻孔变得稀疏，虽然这样的布置方式可以一定程度上提高瓦斯抽采效率，但是由于矿山压力的作用煤层所受到的应力分布不均匀导致了瓦斯抽采效果并不能保证达到国家规定的标准。
具体表现为：1)根据常规的采、掘、抽布置情况，钻孔布置方式为从停采线的位置开始，随着巷道的向前掘进，依次布置抽采钻孔，当掘进推进到开切眼的位置时，抽采钻孔布置结束。这样的布置方式存在着一些问题：临近停采线的位置，抽采钻孔先布置，先抽采，后结束，抽采时间长，虽然抽采效果可以达到国家标准，但是一般都高于国家标准甚至远高于国家标准；而临近开切眼的位置，抽采钻孔后布置，后抽采，先结束，可能造成抽采时间过短，抽采效果不能达到国家标准，并且在临近开切眼的位置一般布置的抽采钻孔多，在进行瓦斯抽采时，每个抽采钻孔分配到抽采负压就会有所减少，从而抽采流量也会降低，导致了抽采效果的降低。
2)由于采煤工作面矿山压力的存在和煤层透气性系数的存在会影响到瓦斯的抽采效率，通过分析矿山压力的分布特点和煤层透气性系数的分布特征，可以得出：在卸压区内煤层受到的应力小，煤体松散，孔隙和裂隙较多，容易漏风，导致钻孔抽采的瓦斯浓度变低，使瓦斯抽采效果降低；在增压区内煤层受到的应力大，透气性变差，使得瓦斯的抽采流量变低，降低了瓦斯的抽采效果。
针对上述问题，设计出一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，解决抽采负压分配不合理的问题和煤层所受应力分布不均导致的瓦斯抽采效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是解决目前顺煤层瓦斯抽采不均匀不高效的问题，提供一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，最终达到对煤层瓦斯的均匀高效抽采。
本发明的一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，包括以下步骤：
1)从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采
1.1)从停采线的位置开始掘进进风巷道和回风巷道，随着巷道的向前掘进，在进风巷侧依次布置抽采钻孔，当掘进推进到开切眼的位置时，抽采钻孔布置结束；
1.2)依据各抽采钻孔的抽采时间长短和效率高低，对各抽采管路的阀门进行管控，实现瓦斯的均匀抽采,对阀门的控制方式为：通过调节管路阀门，将临近停采线位置的抽采阀门调小，将临近开切眼位置的抽采阀门调大，使更多的负压分配到临近开切眼处的抽采钻孔中，增加临近开切眼位置的抽采钻孔中的抽采流量，最终使顺煤层的每一个抽采钻孔的抽采效果都能达到国家抽采标准，实现瓦斯的均匀抽采；
2)从矿上压力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采
2.1)沿着工作面推进的方向，将煤层分为卸压区、增压区、稳压区；据煤层所受应力在工作面的分布规律，得出：卸压区的煤层所受应力小于原始煤层应力，增压区煤层所受应力大于原始煤层应力，稳压区的煤层所受应力为原始煤层应力；在卸压区临近增压区的这一小段区域内，煤体松软程度较低，不易漏风，煤层透气性好，既有利于提高瓦斯抽采浓度也有利于提高瓦斯的抽采流量；
2.2)通过对抽采管路的阀门进行控制，关闭卸压区临近工作面区域的阀门和增压区的阀门，全力开启卸压区临近增压区区域的阀门，实现瓦斯高效抽采的目的；
2.3)随着采矿工作的进行，卸压区的煤体慢慢被切割，原来的增压区慢慢演变成新的卸压区，稳压区的一部分也相应变成新的增压区，即卸压区、增压区和稳压区的分布动态变化；随着采矿工作的进行，根据矿山应力分布状态的变化，对抽采管路的阀门开展持续管控；实现全过程高效抽采的目的。
以上所述的抽采管的分布密度由卸压区、增压区到稳压区依次减小。
所述的抽采管的外端分别安装抽采管路控制阀。
本发明的有益效果：本发明是一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，该方法解决了在顺煤层瓦斯抽采过程中，瓦斯抽采效率低，不均匀的问题。通过依据各抽采钻孔的抽采时间长短和效率高低，对各抽采管路的阀门进行管控，实现瓦斯的均匀抽采；通过分析煤层所受应力分布规律和透气性系数的特点，对抽采管路阀门进行控制，实现瓦斯的高效抽采。
附图说明
图1为一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法流程图
图2为本方法的抽采钻孔布置示意图
图中符号说明：1-采煤工作面；2-开切眼；3-进风巷道；4-卸压区；5-增压区；6-稳压区；7-抽采管路控制阀；8-停采线；9-回风巷道。
具体实施方式
本发明中一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法具体实施步骤如下：
1.从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采
a.从煤层停采线8的位置开始掘进进风巷道3和回风巷道9，随着掘进工作面的向前推进，布置抽采钻孔，并进行抽采，当掘进到煤层开切眼2处，抽采钻孔布置结束。
b.调节临近停采线8位置的抽采管路控制阀7，通过调节抽采管路控制阀7，降低其抽采负压，同时调节临近开切眼2位置的抽采管路控制阀7，使得在临近停采线8处的抽采管路减少的抽采负压分配到临近开切眼2位置的抽采管路中，来提高抽采管路中的抽采负压，增大瓦斯的抽采流量，使临近开切眼2处的抽采效果达到国家标准。
c.随着采煤工作面1的向前推进，继续按照上述方法对相应区域的控制阀进行调控，通过调小临近停采线8位置的抽采管路控制阀7，调大临近开切眼2位置的抽采管路控制阀7，使临近开切眼2位置抽采管路抽采流量得到提高，临近停采线8位置的抽采管路在不影响国家推荐的抽采效果基础上适当降低抽采负压；最终达到煤层各个抽采钻孔的抽采效果都能刚好达到国家推荐标准，实现瓦斯的均匀抽采。
2.从矿山压力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采
a.在巷道掘进结束后，开始煤层的开采时，矿山压力分布规律和煤层透气性系数会对抽采钻孔的抽采效率有所影响。
b.工作面附近煤层所受应力分布按从开切眼2的位置到停采线的位置，依次分别为：卸压区4、增压区5、稳压区6。卸压区4内煤层所受应力小于煤层原始应力，特别在卸压区4临近工作面的区域：煤体松软，孔隙以及裂隙较多，容易造成漏风，但透气性好；而增压区5内煤层所受应力要比原始煤层应力大，孔隙及裂隙少，但造成透气性变差。这两个区域都会降低瓦斯的抽采效率；而稳压区6煤层所受应力即为原始煤层应力，对瓦斯的抽采效率无影响。
c.对于以上问题，需要通过控制对应区域的抽采管路来提高瓦斯的抽采效率，根据煤层所受应力在工作面的分布规律，得出在卸压区4临近增压区5的这一小段区域内，煤体松软程度较低，不易漏风，煤层透气性好，既有利于提高瓦斯抽采浓度也提高了瓦斯的抽采流量。
d.为了解决临近工作面的卸压区4和增压区5内的瓦斯抽采效率低的问题，采取对抽采管路的阀门7进行控制的方法，即：关闭卸压区4临近工作面区域的阀门和增压区5的阀门，全力开启卸压区4临近增压区5区域的阀门，而稳压区6抽采管路的阀门不需要进行调节；这样卸压区4临近工作面区域的抽采管路和增压区5的抽采管路的抽采负压全部集中到卸压区4临近增压区5区域的抽采管路中；达到关闭抽采效果低的，全力开启抽采效果好的，最终实现瓦斯的高效抽采。
e.随着采煤工作面1的向前推进，同样煤层所受应力也随着变化，不过煤层所受应力的分布规律是固定的，只要按上述方法对抽采管路的阀门7进行持续管控，即可实现全过程的高效抽采。
将从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采和从煤层应力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采这两种方法结合起来，同时应用于顺煤层的瓦斯抽采，达到对顺煤层瓦斯的均匀与高效抽采。
Claims (3)
1.一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采
1.1）从停采线的位置开始掘进进风巷道和回风巷道，随着巷道的向前掘进，在进风巷侧依次布置抽采钻孔，当掘进推进到开切眼的位置时，抽采钻孔布置结束；
1.2）依据各抽采钻孔的抽采时间长短和效率高低，对各抽采管路的阀门进行管控，实现瓦斯的均匀抽采,对阀门的控制方式为：通过调节管路阀门，将临近停采线位置的抽采阀门调小，将临近开切眼位置的抽采阀门调大，使更多的负压分配到临近开切眼处的抽采钻孔中，增加临近开切眼位置的抽采钻孔中的抽采流量，最终使顺煤层的每一个抽采钻孔的抽采效果都能达到国家抽采标准，实现瓦斯的均匀抽采；
2）从矿山压力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采
2.1）沿着工作面推进的方向，将煤层分为卸压区、增压区、稳压区；据煤层所受应力在工作面的分布规律，得出：卸压区的煤层所受应力小于原始煤层应力，增压区煤层所受应力大于原始煤层应力，稳压区的煤层所受应力为原始煤层应力；在卸压区临近增压区的这一小段区域内，煤体松软程度较低，不易漏风，煤层透气性好，既有利于提高瓦斯抽采浓度也有利于提高瓦斯的抽采流量；
2.2）通过对抽采管路的阀门进行控制，关闭卸压区临近工作面区域的阀门和增压区的阀门，全力开启卸压区临近增压区区域的阀门，实现瓦斯高效抽采的目的；
2.3）随着采矿工作的进行，卸压区的煤体慢慢被切割，原来的增压区慢慢演变成新的卸压区，稳压区的一部分也相应变成新的增压区，即卸压区、增压区和稳压区的分布动态变化；随着采矿工作的进行，根据矿山应力分布状态的变化，对抽采管路的阀门开展持续管控；实现全过程高效抽采的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于，抽采管的分布密度由卸压区、增压区到稳压区依次减小。
3.根据权利要求1所述的一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于，所述的抽采管的外端分别安装抽采管路控制阀。
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