CN111878079B - 一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法 - Google Patents
一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,包含如下步骤:第一步:定向钻机在煤层顶或底板岩石抽采巷道内进行钻孔;第二步:当第一步中的定向穿层钻孔施工至进入煤层中后,第三步:当第二步中的钻孔按钻孔轨迹施工到位后,第四步:退出钻孔内的常规回转钻具,对封孔进行联网负压抽采;第五步:抽采过程中根据第四步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果;第六步:根据第五步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果,通过定向钻机工艺与常规回转钻进工艺相结合的钻进方式,充分发挥定向钻机和常规回转钻机各自的优点,有效避免常规回转钻机施工时钻孔易串孔、钻杆受自重影响不易进入煤层的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下突出煤层瓦斯治理技术领域,具体涉及一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法。
背景技术
针对煤矿井下单一煤层回采工作面的瓦斯治理,一般通过向工作面煤层施工钻孔预抽煤层瓦斯达到工作面煤层瓦斯治理的目的。预抽煤层瓦斯的钻孔包括本煤层顺层钻孔和从瓦斯抽采巷施工的穿层钻孔两大类。本煤层顺层钻孔施工时由于钻孔轨迹与终孔位置不清、易塌孔、钻孔成孔率低的问题,使得钻孔打不深,易留抽采空白带,因此部分地方煤监局规定禁止将本煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。
如图1所示,穿层钻孔预抽回采煤层瓦斯是通过在风巷1和机巷3的底板或顶板施工风巷抽采巷5和机巷抽采巷6,分别从风巷抽采巷和机巷抽采巷内向回采煤层4施工穿层钻孔2,通过穿层钻孔覆盖回采工作面煤层,对穿层钻孔进行封孔联抽从而达到治理回采工作面煤层瓦斯的目的。穿层钻孔预抽煤层瓦斯的方法对于长度较短的回采面煤层瓦斯治理尚可完全覆盖整个回采工作面煤层,但对于大采长的回采工作面的瓦斯治理,如工作面长度大于150m时,用常规回转钻机从岩石抽采巷内施工的大孔深穿层钻孔存在岩孔段占比过长、见煤位置及钻孔轨迹不可控、易串孔、小倾角钻孔钻杆受自重影响不易进入煤层等问题,穿层钻孔难以覆盖整个回采工作面煤层,为此,需在工作面沿煤层倾向的中部底板或顶板开掘中抽巷7用于抽采工作面中部煤层瓦斯。但开掘岩石巷道工程量巨大、成本高、周期长,不利用矿井的“抽、采、掘”平衡及影响回采工作面正常接替,且对于超长回采工作面,开掘三条岩石巷道同样存在难以覆盖整个回采工作面煤层的问题,为此,又需开掘第四、第五条岩石抽采巷,工程量及成本投入进一步增大,严重影响煤矿企业的正常生产秩序。
通过定向钻机施工的定向钻孔可实现井下按设计轨迹定向钻进的功能,有效弥补常规回转钻机施孔的不足。从风巷抽采巷和机巷抽采巷内向回采工作面煤层施工定向钻孔可有效避免常规回转钻机见煤点及钻孔轨迹不可控、易串孔及不易进入煤层的问题,但对于松软煤层的定向钻孔施工,施工过程中易发生塌孔、卡钻、抱钻现象,进而引发埋钻、丢钻事故,由于定向钻进设备昂贵,一旦发生埋钻、丢钻事故,施工成本急剧攀升,给施钻单位造成较大损失,故需发明一种针对大采长回采工作面松软煤层的定向钻进与常规回转钻进相结合的瓦斯治理方法。
发明内容
本发明要解决是现有技术中长回采工作面的瓦斯治理工程量巨大、成本高、周期长,不利用矿井的“抽、采、掘”平衡及影响回采工作面正常接替的问题,为解决上述问题,本发明提供一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法。
本发明的目的是以下述方式实现的:
一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,包含如下步骤:
第一步:定向钻机在煤层顶或底板岩石抽采巷道内进行钻孔,通过定向钻机驱动定向钻具按指定轨迹,从煤层顶或底板向回采煤层施工定向穿层钻孔;
第二步:当第一步中的定向穿层钻孔施工至进入煤层中后,退出定向穿层钻孔内的定向钻机的钻具,换用常规回转钻机驱动安装有水力冲孔专用设备和钻孔轨迹随钻测量设备的常规回转钻具下入定向穿层钻孔内,采用压风钻进方式在煤层中施工钻孔煤孔段,直至将钻孔施工至指定位置,并利用钻孔轨迹随钻测量设备测定煤孔段的钻孔轨迹;
第三步:当第二步中的钻孔按钻孔轨迹施工到位后,在退钻过程中通过常规回转钻具上安装的水力冲孔专用设备对钻孔煤孔段进行水力冲孔、卸煤作业;
第四步:第三步中的水力冲孔、卸煤作业完成后,退出钻孔内的常规回转钻具,在钻孔中下入抽采筛管和封孔管并封孔,封孔后将封孔管接入总抽采管路中,对封孔进行联网负压抽采;在封孔管上安装有用于计量单个钻孔瓦斯抽采浓度和抽采流量的单孔瓦斯抽采在线监测计量装置,在抽采区域的总抽采管路中设置有用于计量一组或多组钻孔瓦斯抽采浓度和抽采流量的区域瓦斯抽采在线监测计量装置;
第五步:抽采过程中根据第四步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果,对单孔瓦斯抽采浓度低于10%的钻孔通过水力透孔设备进行二次水力透孔作业增透煤层,煤层增透后重新对该钻孔进行联网抽采;
第六步:根据第五步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果,当瓦斯治理区域内所有的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果达到设计要求的瓦斯抽采量时,对该瓦斯治理区域进行区域效果检验评判作业,没有达到设计要求的瓦斯抽采量的,继续对抽采钻孔进行瓦斯抽采作业。
第二步中所述的定向穿层钻孔进入煤层后,利用定向钻机钻孔轨迹可调的特性,通过定向钻机继续在煤层中钻进10-15m后,调整孔底钻孔倾角及方位角,使定向钻孔沿煤层的层面延伸,再换用常规回转钻机钻进。
第四步中钻孔封孔时采用两堵一注带压封孔工艺对钻孔进行封孔,封孔深度要求自钻孔的孔口位置封至钻孔煤岩交界面。
第四步中所述的封孔管直径大于等于50mm。
第五步中所述的水力透孔设备包括水泵、与水泵连接的高压水管以及高压水管上设置的喷头,高压水管通过钻孔内的封孔管下入到钻孔内进行水力透孔、卸煤作业。
相对于现有技术,本发明具有以下优点:
1、通过定向钻机工艺与常规回转钻进工艺相结合的钻进方式,充分发挥定向钻机和常规回转钻机各自的优点,小角度穿层钻孔钻进时利用定向钻进工艺施工钻孔岩孔段,钻孔见煤位置及钻孔轨迹孔外可视且可调整,有效避免常规回转钻机施工时钻孔易串孔、钻杆受自重影响不易进入煤层的问题。
2、当穿层钻孔进入煤层后,换用常规回转钻机携带钻孔轨迹无线随钻测量系统施工钻孔煤孔段,在保证钻孔轨迹孔外始终可视的同时,如果钻孔煤孔段发生串孔现象,可及时补打钻孔,避免留下抽采空白带。在常规回转钻机施工煤孔段过程中,若出现卡钻、抱钻现象,利用回转钻机可提供大扭矩的特点,尝试起拔钻杆退钻,若意外发生丢钻、埋钻事故且难以打捞的情况,与定向钻机丢钻相比,事故损失相对较小,减轻煤矿企业经济负担。
3、常规回转钻机在退钻过程中通过对钻孔煤孔段进行水力冲孔作业,高压水射流对煤孔段周围煤体切割,使钻孔周围煤体卸压,增透煤层,提高瓦斯抽采浓度,缩短瓦斯抽采时间,保证瓦斯治理效果。
4、通过在钻孔抽采管上设置单孔瓦斯抽采在线监测计量装置和在总抽采管路上设置区域瓦斯抽采在线监测计量装置,可准确反映各钻孔的瓦斯抽采情况及瓦斯治理区域内的煤层整体瓦斯抽采情况,从而为进行有针对性的整改措施及确定区域瓦斯治理达标评判时间提供依据。
附图说明
图1是穿层钻孔预抽大采长回采工作面煤层瓦斯示意图;
图2是本发明实施例1的示意图。
其中,1.风巷,2.穿层钻孔,3.机巷,4.回采煤层,5. 风巷抽采巷,6. 机巷抽采巷,7. 抽巷。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,因此不能理解为对本发明的限制。
如图2所示,利用常规回转钻机从风巷抽采巷5和机巷抽采巷6施工的穿层钻孔2用于治理风巷1和机巷3的煤巷条带煤层瓦斯,当穿层钻孔2联网负压抽采使风巷1和机巷3上、下帮一定范围内的煤层瓦斯治理达标后,方可掘进风巷1和机巷3。然而对于风巷1和机巷3之间的大采长回采工作面的煤层瓦斯治理,穿层钻孔2难以覆盖整个回采工作面长度范围内的煤层,大采长回采工作面是指长度较长的回采工作面,例如长度大于150m的工作面,普通穿层钻孔预抽煤层瓦斯的方法对于长度较短的回采面煤层瓦斯治理尚可完全覆盖整个回采工作面煤层,但对于大采长的回采工作面的瓦斯治理,如工作面长度大于150m时,用常规回转钻机从岩石抽采巷内施工的大孔深穿层钻孔存在岩孔段占比过长、见煤位置及钻孔轨迹不可控、易串孔、小倾角钻孔钻杆受自重影响不易进入煤层等问题,穿层钻孔难以覆盖整个回采工作面煤层;
穿层钻孔是穿过不同层位钻孔,如图2中的风巷抽采巷5、机巷抽采巷6都是布置在岩层中的,从该岩巷中施工的钻孔穿透了岩层后又进入了煤层,故为穿层钻孔;
为此,本发明一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法的实施例1,包括以下步骤:
第一步:定向钻机在煤层顶或底板岩石抽采巷道内进行钻孔,通过定向钻机驱动定向钻具按指定轨迹,从煤层顶或底板向回采煤层施工定向穿层钻孔;
第二步:当第一步中的定向穿层钻孔进入煤层后,退出定向穿层钻孔内的定向钻机钻杆,换用常规回转钻机驱动安装有水力冲孔设备的常规回转钻杆下入定向穿层钻孔内,采用风打方式在煤层中施工钻孔煤孔段,直至将钻孔施工至设计位置;定向穿层钻孔是用定向钻机施工的穿层钻孔;风打方式是钻杆为中空的圆柱杆状,打钻时向钻杆内压入带压空气,空气从钻杆尾部进入,通过钻杆前端的钻头排出,顺带将钻头破岩时产生的岩屑从钻杆与钻孔的环空排出;
第三步:当第二步中的钻孔施工完成后,在退钻过程中通过常规回转钻杆上安装的水力冲孔设备对钻孔煤孔段进行水力冲孔作业;
第四步:第三步中的水力冲孔作业完成后,退出钻孔内的常规回转钻杆,在钻孔中下入抽采管并封孔,将封孔后的钻孔接入总抽采管路中进行联网负压抽采;在抽采管上设置有用于计量单个钻孔瓦斯抽采浓度和抽采量的单孔瓦斯抽采在线监测计量装置,在抽采区域的总抽采管路中设置有用于计量一组或多组钻孔瓦斯抽采浓度和抽采量的区域瓦斯抽采在线监测计量装置,一般将在一个钻场内或者一个扇形面内的几个钻孔称为一组,每组钻孔由于施工时间接近、地质构造情况基本相同,故抽采情况也基本相近,将每一组或者几组钻孔的抽采管路中设置在线监测计量装置计量多个钻孔的抽采信息,一旦发现异常可及时定位到问题钻孔所在的小组,再结合井下实际排除出问题钻孔;监测计量抽采钻孔抽采瓦斯参数的系统,内置有多种传感器,所采集的信息包含抽采钻孔的瓦斯浓度、抽采纯量、负压等信息并实时记录、统计并实时上传显示在地面的调度室内,一旦发现抽采数据异常可及时定位到单个问题钻孔,方便实时掌握井下的抽采情况;
第五步:抽采过程中根据第四步中所述的单孔瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果,对单孔瓦斯抽采浓度低于5%的钻孔通过水力透孔设备进行二次水力透孔作业增透煤层,煤层增透后重新对钻孔进行联网抽采;联网抽采是指将封孔后的钻孔接入煤矿现有的抽采网络,由负压泵统一抽采所有接入网络的钻孔中的瓦斯;
第六步:根据第四步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果,当瓦斯治理区域内所有的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果均达标时,对该瓦斯治理区域进行达标评判作业。
第二步中所述的定向穿层钻孔进入煤层后,通过定向钻机调整钻孔倾角及方位角,使定向钻孔沿煤层层面延伸,并通过定向钻机继续在煤层中钻进10-15m后,再换用常规回转钻机钻进。
第二步中所述的常规回转钻机在煤层中钻进时常规回转钻杆上设置有可在钻孔外实时显示钻孔轨迹的钻孔轨迹无线随钻测量系统,钻孔轨迹无线随钻测量系统是用来测定钻孔轨迹的,由于受地质构造的不均质性及设备自身的重力等因素的影响,钻孔的实际轨迹往往不是设计时的一条直线,而是包含有某一规律的曲线,与设计轨迹存在偏差。随钻测量系统即是测定这种偏差量,确定真实轨迹的设备,具有在打钻孔的同时随钻杆一起测量的功能,一般包括两部分:孔内测定探管和孔外信息处理部分,孔内探管一般安装在钻头和钻杆之间,内部设置有诸多传感器,通过测定钻杆在某位置处的的倾角和方位角等信息并存储这些信息,探管在测定完成后,将信息传递到孔外的信息处理部分,孔外部分通过孔内测定的信息结合每根钻杆的长度可计算出钻孔内的轨迹。
第四步中对钻孔进行封孔时采用两堵一注带压封孔工艺对钻孔进行封孔,封孔深度要求自钻孔孔口位置封至钻孔煤岩交界面。
第三步中所述的抽采管直径大于等于50mm,确保抽采管直径足够大,一方面为钻孔塌孔留有冗余空间,避免钻孔发生小规模失稳即造成钻孔塌孔堵死难以抽采瓦斯的结果,另一方面,抽采管直径足够大时,在进行二次水力透孔作业时便于返渣,防止因冲出煤渣过多而堵塞钻孔,保证水力透孔作业效果。
第五步中所述的水力透孔设备包括水泵、与水泵连接的水管以及水管上设置的喷头,水管通过钻孔内的抽采管下入到钻孔内进行水力透孔增透煤层作业。
本发明的工作过程如下:
在机巷3底板施工机巷抽采巷6,从机巷抽采巷的A点处通过定向钻机按设计倾角、方位角等参数从煤层底板以水打方式向上覆回采煤层4施工定向穿层钻孔直至施工至见煤点B处。定向穿层钻孔可按设计轨迹施工,与常规回转钻机相比,钻孔轨迹可控,不会与邻近钻孔串孔,保证钻孔抽采时不留抽采空白带,且对于小倾角的穿层钻孔施工,钻杆不会由于自重问题出现难以进入煤层的问题。定向钻机是相对于普通的回转钻机而言的,普通的回转钻机是通过机身上的动力头夹持钻杆做回转运动,从而使钻杆端部安装的钻头与岩石摩擦破岩实现钻孔的钻进。由于受地质构造的不均质性及设备自身的重力等因素的影响,钻孔的实际轨迹往往不是设计时的一条直线,而是包含有某一规律的曲线,与设计轨迹存在偏差,不能定向施工钻孔,定向钻机自身带有随钻轨迹测量及导向系统,在施钻过程中可不断调整、修正钻孔方位,使钻孔基本按照设计的轨迹钻进,实现定向钻进,故称定向钻机。
当第一步中的定向钻机施工的定向穿层钻孔进入煤层B点后,调整钻孔的倾角和方位角,使定向钻孔沿煤层层面延伸,继续在煤层内钻进10-15m至C点处。退出钻孔内的定向钻机的钻杆,换用常规回转钻机驱动设置有钻孔轨迹无线随钻测量系统和钻冲一体化冲孔设备的常规回转钻杆下入钻孔内,并采用风打方式继续在煤层中施工钻孔,直至将钻孔施工至设计位置D点处。常规回转钻机在松软煤层内以风打方式施孔,通过压风排渣,与定向钻机的水打方式相比不易抱钻、卡钻,常规回转钻机遇塌孔时可通过钻机提供大扭矩起拔钻杆,即便发生埋钻、丢钻事故,与定向钻机的丢钻事故相比,损失相对较小。常规回转钻杆上安装有无线随钻测量系统,可确保在钻孔外实时显示出钻孔轨迹及终孔位置,整个钻孔AD段的钻孔轨迹均可掌握,一旦发现有串孔或留空白带现象,及时补打钻孔,保证瓦斯抽采区域内的瓦斯治理效果。钻孔轨迹无线随钻测量系统包括测量探管和同步器,测量探管内设置有用于测量钻孔轨迹的钻孔轨迹测量仪,同步器用于读取并存储测量探管内的存储的钻进轨迹参数,使用时将测量探管安装在无磁钻铤内部,无磁钻铤安装在常规回转钻杆上,从而通过钻孔轨迹无线随钻测量系统可在钻孔外实时观察到常规回转钻机所施孔的钻孔轨迹。钻孔轨迹无线随钻测量系统的具体结构参考申请号为“CN2012103426882”、名称为“回转钻进钻孔轨迹测量系统”的中国发明专利文献。
当第二步中的常规回转钻机施工的钻孔完成后,退出钻孔内的常规回转钻杆,在退钻过程中开启钻孔外的高压水泵,通过常规回转钻杆上安装的钻冲一体化冲孔设备对钻孔煤孔段进行水力冲孔。钻冲一体化冲孔设备包括钻杆上安装的钻冲一体化钻头和高压喷嘴,钻孔外通过钻杆连接有高压水泵。钻进时可通过钻冲一体化钻头实现破煤钻进,冲孔时通过高压喷嘴射出的高压水射流对钻孔煤孔段周围煤体进行切割,冲出部分煤体和瓦斯,孔壁周围煤体继续向孔壁方向移动,使钻孔周围一定范围内的煤体卸压,使煤体瓦斯压力降低,达到提高煤层透气性、加快瓦斯抽采的目的,钻冲一体化冲孔设备具体可参考申请号为“CN2015108597890”、名称为“瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法”的中国发明专利文献。
第三步中的水力冲孔作业完成后,退出钻孔内的常规回转钻杆,在钻孔中下入直径大于等于50mm的抽采管,采用两堵一注带压封孔工艺对钻孔进行封孔,封孔深度从钻孔孔口A点处封至煤岩交界面B处,确保封孔严实,保证后期瓦斯抽采时不会漏风,然后将封孔后的钻孔接入总抽采管路中进行联网负压抽采。在穿层钻孔的孔外部分的抽采管上设置用于计量单个钻孔瓦斯抽采浓度和抽采量的单孔瓦斯抽采在线监测计量装置,单孔瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果可准确反映各钻孔的瓦斯抽采情况,当监测到瓦斯抽采浓度异常时,可根据现场情况及时改进抽采措施,保证瓦斯抽采浓度维持在较高水平。将同一钻场内施工的穿层钻孔确定为一组,在抽采管所接入的总抽采管路上安装上区域瓦斯抽采在线监测计量装置,在抽采瓦斯时计量一组或多组钻孔瓦斯抽采浓度和抽采量。根据区域瓦斯抽采在线监测计量结果可准确判断瓦斯治理区域内相应孔组的煤层瓦斯抽采总量,根据煤层,确定区域瓦斯治理达标评判时间。“两堵一注”带压封孔时先在封孔段的两端用袋装聚氨酯进行封堵,待发泡封孔袋、膨胀并凝结后,再通过注浆管对两端聚氨酯封堵段之间的钻孔段进行注浆,在注浆压力的作用下,浆液向钻孔壁渗透并填充钻孔周围裂缝,以便彻底密封空气泄入通道。两堵一注带压封孔工艺是先在封孔段的两端用袋装聚氨酯进行封堵,待发泡封孔袋、膨胀并凝结后,再通过注浆管对两端聚氨酯封堵段之间的钻孔段进行注浆,在注浆压力的作用下,浆液向钻孔壁渗透并填充钻孔周围裂缝,两堵一注带压封孔工艺的具体工艺步骤可参考ISSN为“1003-496X”的《煤矿安全》期刊于2017年6月出版的第48卷第6期第135页至137页名为“抽采钻孔‘二堵一注’带压封孔技术的研究与应用”文献。
根据单孔瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果,当抽采孔内的瓦斯抽采浓度低与10%时,可快速、准确定位所在钻孔,并进一步采取针对性措施:通过水力作业机设备对低抽采浓度的抽采钻孔进行水力透孔作业,疏通由于塌孔、堵孔引起的瓦斯抽采浓度降低的钻孔,疏通后继续联网抽采煤层瓦斯,从而通过一次水力冲孔和二次水力透孔两次水力作业,增透煤层,提高瓦斯抽采浓度,保证每一钻孔的瓦斯抽采效果。水力透孔设备包括前端设有高压水喷头的连续油管,通过钻孔外的输送设备将连续油管上的喷头输送至钻孔内堵孔处,开启孔外高压水泵,通过喷头喷出的高压水冲刷切割被压瘪的抽采管及垮落煤体,疏通钻孔,重新打通瓦斯抽采通道。水力透孔设备的具体结构可参考申请号为“CN2019214074121”、名称为“一种煤矿井下水力作业用透孔机”的中国实用新型专利文献。
当瓦斯治理区域内所有区域瓦斯抽采在线监测计量装置均显示瓦斯抽采总量满足其控制范围内推算出的煤层残余瓦斯含量达标时,技术人员可据此时间安排对该瓦斯治理区域进行达标评判作业,为矿方的生产安排提供时间依据。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,其特征在于,包含如下步骤:
第一步:定向钻机在煤层顶或底板岩石抽采巷道内进行钻孔,通过定向钻机驱动定向钻具按指定轨迹,从煤层顶或底板向回采煤层施工定向穿层钻孔;
第二步:当第一步中的定向穿层钻孔施工至进入煤层中后,退出定向穿层钻孔内的定向钻机的钻具,换用常规回转钻机驱动安装有水力冲孔专用设备和钻孔轨迹随钻测量设备的常规回转钻具下入定向穿层钻孔内,采用压风钻进方式在煤层中施工钻孔煤孔段,直至将钻孔施工至指定位置,并利用钻孔轨迹随钻测量设备测定煤孔段的钻孔轨迹;
第三步:当第二步中的钻孔按钻孔轨迹施工到位后,所述钻孔为采用压风钻进方式在煤层中施工钻孔煤孔段,在退钻过程中通过常规回转钻具上安装的水力冲孔专用设备对钻孔煤孔段进行水力冲孔、卸煤作业;
第四步:第三步中的水力冲孔、卸煤作业完成后,退出钻孔内的常规回转钻具,在钻孔中下入抽采筛管和封孔管并封孔,封孔后将封孔管接入总抽采管路中,对封孔进行联网负压抽采;在封孔管上安装有用于计量单个钻孔瓦斯抽采浓度和抽采流量的单孔瓦斯抽采在线监测计量装置,在抽采区域的总抽采管路中设置有用于计量一组或多组钻孔瓦斯抽采浓度和抽采流量的区域瓦斯抽采在线监测计量装置;
第五步:抽采过程中根据第四步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的监测结果,对单孔瓦斯抽采浓度低于10%的钻孔通过水力透孔设备进行二次水力透孔作业增透煤层,煤层增透后重新对该钻孔进行联网抽采;
第六步:根据第五步中所述的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果,当瓦斯治理区域内所有的区域瓦斯抽采在线监测计量装置的计量结果达到设计要求的瓦斯抽采量时,对该瓦斯治理区域进行区域效果检验评判作业,没有达到设计要求的瓦斯抽采量的,继续对抽采钻孔进行瓦斯抽采作业。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,其特征在于,第二步中所述的定向穿层钻孔进入煤层后,利用定向钻机钻孔轨迹可调的特性,通过定向钻机继续在煤层中钻进10-15m后,调整孔底钻孔倾角及方位角,使定向钻孔沿煤层的层面延伸,再换用常规回转钻机钻进。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,其特征在于,第四步中钻孔封孔时采用两堵一注带压封孔工艺对钻孔进行封孔,封孔深度要求自钻孔的孔口位置封至钻孔煤岩交界面。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,其特征在于,第四步中所述的封孔管直径大于等于50mm。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下大采长工作面松软突出煤层瓦斯治理方法,其特征在于,第五步中所述的水力透孔设备包括水泵、与水泵连接的高压水管以及高压水管上设置的喷头,高压水管通过钻孔内的封孔管下入到钻孔内进行水力透孔、卸煤作业。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102337919A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-02-01 | 河南理工大学 | “四期五用”钻孔高效抽采瓦斯工艺方法 |
CN106194244A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-12-07 | 重庆大学 | 低透气煤层液相co2相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法 |
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CN109763857A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-05-17 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 水射流密集梳状钻孔式待掘巷煤层瓦斯消突预抽治理方法 |
CN110645040A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-01-03 | 郑州慧矿智能科技有限公司 | 一种基于定向钻机的突出煤层“五定”瓦斯治理方法 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102337919A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-02-01 | 河南理工大学 | “四期五用”钻孔高效抽采瓦斯工艺方法 |
CN106194244A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-12-07 | 重庆大学 | 低透气煤层液相co2相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法 |
CN107740677A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-02-27 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法 |
CN109763857A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-05-17 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 水射流密集梳状钻孔式待掘巷煤层瓦斯消突预抽治理方法 |
CN110645040A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-01-03 | 郑州慧矿智能科技有限公司 | 一种基于定向钻机的突出煤层“五定”瓦斯治理方法 |
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