CN113236340A - 一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法 - Google Patents

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CN113236340A CN202110559637.4A CN202110559637A CN113236340A CN 113236340 A CN113236340 A CN 113236340A CN 202110559637 A CN202110559637 A CN 202110559637A CN 113236340 A CN113236340 A CN 113236340A
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王磊
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范浩
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Abstract

本发明提供了一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，包括如下步骤：(1)在回风巷道帮上开设钻场，每个钻场施工三个巷道高位钻孔；钻孔开孔点位于回风巷道帮上，终孔点位于采空区裂隙带区域的不同高度位置；(2)每个钻场上方的巷道顶板分别施工一个顶板高位钻孔；钻孔开孔点位于巷道顶板，终孔点位于采空区裂隙带区域；(3)在施工完成的高位钻孔内安装套管、瓦斯抽放管；同时，在孔口连接瓦斯浓度在线监测装置；(4)进行回采工作，连续抽采瓦斯。本发明高位钻孔的布置通过采取“压茬布置”结合“顶板布孔”的方式，且钻孔终孔位于采空区上方裂隙带不同层位，能够实现对采空区瓦斯全方位探测抽采，保证连续抽采瓦斯。

Description

一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法。
背景技术
矿井灾害尤其瓦斯动力灾害最为严重。瓦斯治理方法包括瓦斯抽放、煤层注水、开采解放层、施工高位钻孔等。其中，高位钻孔主要用于抽采工作面正常回采期间采空区瓦斯，是瓦斯抽放效率较高的瓦斯治理方法。
现有的高位钻孔抽采采空区瓦斯技术，需要确定合适的终孔位置。若高位钻孔终孔布置位置不合适，裂隙发育不充分、渗透率低，会导致瓦斯抽采浓度和流量较低，达不到瓦斯治理的目的。
并且，在工作面回采过程中，施工的高位钻孔受到工作面回采的影响，位于巷道帮上的钻孔失效，会出现抽采不连续等问题，严重影响抽采效率。
据此，目前急需一种能够实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，以提高瓦斯抽采量和瓦斯抽采浓度，降低采空区瓦斯涌出，杜绝采空区发生火灾，实现矿井瓦斯灾害治理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，基于该方法可以实现对采空区瓦斯全方位探测抽采，实现工作面回采过程连续不间断抽采，进而提高瓦斯抽采效率和抽采浓度。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，包括如下步骤：
(1)在回风巷道帮上开设若干钻场，每个钻场施工一组巷道高位钻孔群；其中，每组巷道高位钻孔群包括三个巷道高位钻孔，所述三个巷道高位钻孔的开孔点位于所述回风巷道帮上的相应钻场处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域的不同高度位置；
(2)在每个钻场上方的巷道顶板处分别施工一个顶板高位钻孔；其中，顶板高位钻孔的开孔点位于相应的巷道顶板上，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域；
(3)在施工完成的巷道高位钻孔与顶板高位钻孔内分别安装套管、瓦斯抽放管，用以抽采瓦斯；同时，将四个钻孔孔口连接瓦斯浓度在线监测装置，用于监测显示每个钻孔瓦斯浓度；
(4)开始进行工作面回采工作，连续抽采瓦斯。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，在回风巷道帮上每间隔20m开设一钻场，钻场的具体数量根据回采工作面长度确定；并且，相邻钻场中钻孔的布置采用“压茬”布置。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)和步骤(2)中，在回风巷道帮上每间隔20m布置一组所述巷道高位钻孔群的开孔点，在相应的巷道顶板处每间隔20m布置一个顶板高位钻孔的开孔点。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，同组的三个所述巷道高位钻孔开孔点成排布置，并且，相邻的两个开孔点位置间距为1.0m。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，同组的三个巷道高位钻孔的开孔点具体位于回风巷道帮上、距离巷道顶板0.5m高度的位置处，终孔点具体位于煤层上方采空区裂隙带区域、且分别距离煤层20m、30m、40m高度的位置处。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，每个顶板高位钻孔的开孔点位于相应的巷道顶板上、且距离回风巷道帮1.0m位置处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域、且距离煤层40m高度的位置处。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(4)中，回采过程中，工作面随着回采工作向前推进；当经过一个钻场时，该钻场的三个巷道高位钻孔失效；此时，连接下一个钻场的三个巷道高位钻孔以接上抽采，直至采煤工作面全部回采结束。
作为本发明的优选方式之一，所述巷道高位钻孔与顶板高位钻孔的钻孔孔径为94mm，瓦斯抽放管的直径为72mm。
作为本发明的优选方式之一，当所述巷道高位钻孔和顶板高位钻孔全部施工完成，具体采取水泥砂浆材料进行封孔；封孔后，下放套管与瓦斯抽放管路，并连接总抽放管路进行瓦斯抽采。
作为本发明的优选方式之一，所述水泥砂浆材料的水灰比为1：1；注浆封孔时，每个高位钻孔的总注浆量为5～10m3。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明高位钻孔的布置通过采取“压茬布置”结合“巷道顶板布孔”的方式，且高位钻孔终孔位于采空区上方裂隙带不同层位，能够实现对采空区瓦斯全方位探测抽采，保证高位钻孔能够连续抽采瓦斯富集区域高浓度瓦斯，实现工作面瓦斯精准治理；具体优点如下：
(1)本发明中，当布置于回风巷道帮上的第一组巷道高位钻孔受到工作面回采影响，帮上钻孔及抽采管道受损无法实现继续接抽时，相距20m的第二组巷道高位钻孔终孔位于裂隙带瓦斯富集区域，通过所述第二组巷道高位钻孔实现接续抽采，保证抽采管路瓦斯浓度一直处于高浓度水平；当第二组巷道高位钻孔受损后，第三组接续抽采，以此类推，所有瓦斯抽采钻孔管道接入瓦斯抽采总管实现抽采；
(2)本发明中，回风巷道帮上的每组巷道高位钻孔的终孔位于采空区上方裂隙带不同层位，能够实现对采空区瓦斯全方位探测抽采，保证高位钻孔能够连续抽采瓦斯富集区域高浓度瓦斯；
(3)本发明中，每组巷道高位钻孔的上方巷道顶板处还布置有一个顶板高位钻孔；在工作面推进过钻场后，位于回风巷道帮上的巷道高位钻孔失效后，巷道顶板的顶板高位钻孔仍能继续抽采采空区裂隙带瓦斯，实现连续抽采。
附图说明
图1是实施例1中各高位钻孔的立面布置示意图；
图2是图1中第一组高位钻孔的立面结构示意图；
图3是实施例1中回风巷道帮上同组的巷道高位钻孔开孔点间位置关系图。
图中：1为工作面，2为巷道高位钻孔群，21为巷道高位钻孔，211为1#钻孔，212为2#钻孔，213为3#钻孔，3为顶板高位钻孔，31为4#钻孔，4为回风巷道帮，41为钻场，411为第一个钻场，412为第二个钻场，413为第三个钻场，414为第四个钻场，5为巷道顶板，6为采空区裂隙带区域。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，包括如下步骤：
(1)如图1所示，在回风巷道帮4上每间隔20m开设一钻场41，共设四个钻场41，每个钻场41施工一组巷道高位钻孔群2。其中，如图3所示，每组巷道高位钻孔群2包括三个巷道高位钻孔21，三个巷道高位钻孔21的开孔点成排布置，并且，相邻的两个开孔点位置间距为1.0m。具体地，同组的三个巷道高位钻孔21的开孔点位于回风巷道帮4上、距离巷道顶板5位置0.5m高度处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、且分别距离煤层20m、30m、40m高度处。
(2)如图1、图2所示，在每个钻场41上方的巷道顶板5处分别施工一个顶板高位钻孔3。其中，顶板高位钻孔3的开孔点位于相应的巷道顶板5上、且距离回风巷道帮4位置1.0m处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、且距离煤层40m高度处。
(3)在施工完成的巷道高位钻孔21与顶板高位钻孔3内分别安装套管、瓦斯抽放管，用以抽采瓦斯；同时，将四个钻孔孔口连接瓦斯浓度在线监测装置，用于监测显示每个钻孔瓦斯浓度。
(4)开始进行工作面1回采工作，连续抽采瓦斯。参见图1，回采过程中，工作面1随着回采工作向前推进；当经过一个钻场41时，该钻场41的三个巷道高位钻孔21失效；此时，连接下一个钻场41的三个巷道高位钻孔21以接上抽采，直至采煤的工作面1全部回采结束。
进一步地，在本实施例中，在回风巷道帮4上每间隔20m布置一组巷道高位钻孔群2的开孔点，在相应的巷道顶板5处每间隔20m布置一个顶板高位钻孔3的开孔点。
进一步地，在本实施例中，巷道高位钻孔21与顶板高位钻孔3的钻孔孔径为94mm，瓦斯抽放管的直径为72mm。
进一步地，在本实施例中，当巷道高位钻孔21和顶板高位钻孔3全部施工完成，具体采取水泥砂浆材料进行封孔。封孔后，下放套管与瓦斯抽放管路，并连接总抽放管路进行瓦斯抽采。同时，水泥砂浆材料的水灰比为1：1；注浆封孔时，每个高位钻孔的总注浆量为5～10m3。
进一步地，在本实施例中，关于相邻钻场41中巷道高位钻孔21与相邻顶板高位钻孔3的布置方式，采用“压茬”布置形式，即：
施工时，先在第一个钻场411中施工第一组的三个巷道高位钻孔21，分别命名为1#钻孔211、2#钻孔212、3#钻孔213；其中，1#钻孔211、2#钻孔212、3#钻孔213的开孔点位于回风巷道帮4上、距离巷道顶板5位置0.5m高度处，1#钻孔211终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、距离煤层20m垂直高度处，2#钻孔212终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、距离煤层30m垂直高度处，3#钻孔213终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、距离煤层40m垂直高度处。接着，在1#钻孔211、2#钻孔212、3#钻孔213上方的巷道顶板5处施工第一个顶板高位钻孔3，命名为4#钻孔31；4#钻孔31的开孔点位于巷道顶板5上、且距离回风巷道帮4位置1.0m处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域6、且距离煤层40m垂直高度处，如图2。
待第一组的巷道高位钻孔21与第一个顶板高位钻孔3施工完成，再按照上述方式在第二个钻场412、第三个钻场413、第四个钻场414上依次实施第二、第三、第四组巷道高位钻孔21，在相应的巷道顶板5处实施第二、第三、第四个顶板高位钻孔3，如图1所示。各组钻孔之间采用压茬布置方式依次进行。
另外，需要注意的是，关于工作面1、回风巷道帮4、巷道顶板5、采空区裂隙带区域6的结构位置关系，即，“煤层的工作面1位于回风巷道帮4之内，巷道顶板5赋存在回风巷道帮4之上的邻近岩层，采空区裂隙带区域6为巷道顶板5上的一个区域带”，均为本领域公知常识，在此便不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在回风巷道帮上开设若干钻场，每个钻场施工一组巷道高位钻孔群；其中，每组巷道高位钻孔群包括三个巷道高位钻孔，所述三个巷道高位钻孔的开孔点位于所述回风巷道帮上的相应钻场处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域的不同高度位置；
(2)在每个钻场上方的巷道顶板处分别施工一个顶板高位钻孔；其中，顶板高位钻孔的开孔点位于相应的巷道顶板上，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域；
(3)在施工完成的巷道高位钻孔与顶板高位钻孔内分别安装套管、瓦斯抽放管，用以抽采瓦斯；同时，将四个钻孔孔口连接瓦斯浓度在线监测装置，用于监测显示每个钻孔瓦斯浓度；
(4)开始进行工作面回采工作，连续抽采瓦斯。
2.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在回风巷道帮上每间隔20m开设一钻场，钻场的具体数量根据回采工作面长度确定；并且，相邻钻场中钻孔的布置采用“压茬”布置。
3.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)中，在回风巷道帮上每间隔20m布置一组所述巷道高位钻孔群的开孔点，在相应的巷道顶板处每间隔20m布置一个顶板高位钻孔的开孔点。
4.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，同组的三个所述巷道高位钻孔开孔点成排布置，并且，相邻的两个开孔点位置间距为1.0m。
5.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，同组的三个巷道高位钻孔的开孔点具体位于回风巷道帮上、距离巷道顶板0.5m高度的位置处，终孔点具体位于煤层上方采空区裂隙带区域、且分别距离煤层20m、30m、40m高度的位置处。
6.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，每个顶板高位钻孔的开孔点位于相应的巷道顶板上、且距离回风巷道帮1.0m位置处，终孔点位于煤层上方采空区裂隙带区域、且距离煤层40m高度的位置处。
7.根据权利要求1所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，回采过程中，工作面随着回采工作向前推进；当经过一个钻场时，该钻场的三个巷道高位钻孔失效；此时，连接下一个钻场的三个巷道高位钻孔以接上抽采，直至采煤工作面全部回采结束。
8.根据权利要求1～7任一所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述巷道高位钻孔与顶板高位钻孔的钻孔孔径为94mm，瓦斯抽放管的直径为72mm。
9.根据权利要求1～7任一所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，当所述巷道高位钻孔和顶板高位钻孔全部施工完成，具体采取水泥砂浆材料进行封孔；封孔后，下放套管与瓦斯抽放管路，并连接总抽放管路进行瓦斯抽采。
10.根据权利要求9所述的实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法，其特征在于，所述水泥砂浆材料的水灰比为1：1；注浆封孔时，每个高位钻孔的总注浆量为5～10m3。
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WO2022242056A1 (zh) * 2021-05-21 2022-11-24 安徽理工大学 一种实现工作面回采过程高位钻孔连续抽采瓦斯的方法

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