CN117328853A - 一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及方法，装备包括圆柱形导向头、投球式封隔器、瓦斯参数电控灵敏测定仪器、通缆式管柱、卸压低密度球、以及供电远控记录装置。具体方法为：a.顺煤层定向钻孔设计；合理抽采参数和瓦斯压力测点布置；b.测试成套装置连接及输送；c.煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试；d.整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入封隔器卸压低密度球，利用高压水对膨胀液的增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及设备的卸压回收。为瓦斯灾害的有效防治提供有力支撑。

Description

一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及 方法

技术领域

本发明属于煤矿井下安全技术领域，尤其涉及煤层瓦斯合理抽采和危险区精准分级预测领域，具体为一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及方法。

背景技术

我国是世界上的主要产煤国，也是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，其煤炭生产量95％来自井工开采，而高瓦斯、突出矿井煤炭产量约占30％以上。由于我国煤矿开采每年以10～25m的速度向深部延伸，随着矿井开采深度的增加，煤与瓦斯突出等动力灾害更会显著增加。实现煤与瓦斯共采是安全高效生产的必然趋势，煤矿井下顺煤层定向钻孔具有轨迹精准可控、钻进深度大、瓦斯抽采效率高等优点，已成为国内外煤矿中硬煤层高效抽采的主要手段。国内煤矿井下顺煤层定向钻进深度记录随技术与装备的进步不断被刷新，2008年在陕西亭南煤矿达到1046m，2010年在山西寺河煤矿达到1059m，2011年分别在山西神东保德煤矿和陕西大佛寺煤矿达到1111.6m和1212m，2014年在山西寺河煤矿达到1881m。国外煤矿井下定向钻进技术成效以澳大利亚最为显著，分别于2002年和2017年完成钻孔深度1761m和2151m顺煤层定向钻孔。2017、2019年度国内煤矿井下顺煤层钻孔深度记录被刷新至2311m和2570m，以顺煤层长钻孔为基础的矿井大区域瓦斯治理已经成为研究的热点，并于2020年再次将煤矿井下顺煤层钻孔深度记录刷新至3353m。但限于个矿井既定抽采负压系统，并非钻孔长度越长抽采效果越好，大多数矿井通风负压下，最大抽采长度在300m～700m之间。当整体上现有合理抽采长度的设定，多经过数值模拟和现场短钻孔抽采瓦斯影响半径实测进行预测，精度差，导致钻孔施工抽采靠自然瓦斯涌出，抽采标期长，难以满足生产接续需求。另外，现有矿井统一划分为突出或者高瓦斯矿井，治理区域多为均匀布置，但实际煤层瓦斯覆存受到地质条件、煤体结构特征和生产接续等影响，瓦斯赋存为非均匀特征，各个区域危险程度差异较大。采用密集钻孔抽采，工程量大，资源浪费，且高瓦斯含量或压力区域延长了抽采达标时长。瓦斯压力等突出重要指标参数，在顺槽短钻孔局部预测，难以精准预测瓦斯压力分布特征，无法有效的对危险区分级划分，更难以制定针对性治理方案。

发明内容

为了克服现有煤层瓦斯抽采参数和危险区域预测存在的问题，实现更为精准、有效的危险区预测和合理抽采参数的定量确定，本发明的目的在于，提出一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测设备，其特征在于，包括圆柱形导向头、投球式封隔器、瓦斯参数电控灵敏测定仪器、通缆式管柱、卸压低密度球、以及供电远控记录装置；其中：

所述投球式封隔器包括封孔膨胀囊，在封孔膨胀囊内一侧置有膨胀液进水通道、膨胀弹簧、膨胀球座、单向输送阀，其中，单向输送阀用于实现膨胀液由通缆式管柱向封孔膨胀囊注入，实现封孔膨胀囊的膨胀封孔；在封孔膨胀囊内另一侧置有卸压出水通道、卸压弹簧、卸压球座出水阀；

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器包括气体单向通道阀，内设气体压力、流量、甲烷浓度传感器和智能阀门开关，其中，所述智能阀门开关由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制；所述气体压力、流量、甲烷浓度传感器中的压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％；各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受注入膨胀液影响；通过远程监控程序实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min。

上述设备可实现对煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)顺煤层定向钻孔设计；合理抽采参数和瓦斯压力测点布置；

2)测试成套装备连接及输送；

3)煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试；

4)整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用对高压泵组对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及设备的卸压回收；

5)对瓦斯抽采基础参数进行分区动态测试，实现瓦斯浓度、流量及抽采负压的协同定量精密分区测试，实现对定向长钻孔各个测点的抽采定量贡献。

6)结合自然涌出情况和抽采负压下参数的差异对比，确定钻孔瓦斯抽采合理长度，在设定需求抽采长度下，优选合理抽采负压、浓度参数组合；可精准预测灾害区域，并且抽采过程中，动态监测各个参数，判识是否抽采达标。

具体实施步骤如下：

(1)顺煤层定向钻孔设计

收集试验区域范围内的相关煤层地质资料；沿着工作面或者盘区倾向实施顺煤层长钻孔，钻孔长度L需要覆盖整个工作面或盘区，根据工作面长度和测试区域设计钻孔数量；

(2)合理抽采参数和瓦斯压力测点布置

根据钻孔长度和数量布设合理抽采参数和瓦斯压力测点，单个钻孔测点为L/s；其中s为各个测点间距，取5～50m，相邻钻孔各个测点采取错步式布设，错步间距为d；合理抽采参数包括抽采负压、抽采浓度、流量及钻孔抽采长度；错步间距d不大于2m；

(3)测试成套装置连接及输送

利用煤矿井下千米定向钻机，按照瓦斯抽采钻孔要求进行施工，利用钻机按照功能顺序进行装置输送：圆柱形导向头，多组通缆式管柱，瓦斯参数电控灵敏测定仪器，投球式封隔器，最后连接一个通缆式管柱，以及供电远控记录装置；

(4)煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试

成套装备按照功能顺序输送至设计位置厚，开始各个参数测试，具体如下：

①首先利用外置注水泵组通过通缆式管柱将带压膨胀液送入投球式封隔器，持续增加至0.5～0.8MPa，各个投球式封隔器完成抽采孔完全密封，实现分段的独立监测；

所述投球式封隔器内置有液体单向输送阀门，仅可实现膨胀液由通缆式管柱向封孔膨胀囊注入，实现膨胀封孔；整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用高压水对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及装备的卸压回收；

②利用供电远控记录装置与孔口通缆式管柱连接，电源打开持续供电，各电路信号由通缆式管柱中导电芯供给于各个瓦斯抽采参数测定仪。启动远程监控程序，开始进行瓦斯抽采负压、流量、浓度及瓦斯压力各个参数测试；

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器，包括气体单向通道阀，内设压力、气体流量、甲烷浓度监测传感器和智能阀门开关，其中，所述智能阀门开关，由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制，所述压力、气体流量、甲烷浓度监测传感器的压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％；各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受注入膨胀液影响；通过远程监控程序可实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min；

③根据各个监测点布置，首先在自然压力下，监测各个测点的瓦斯浓度、流量和自然瓦斯压力，监测频次1min/次，持续时长为7天，标定向长钻孔各个分区测点煤层自然涌出条件的各个参数；

④连接矿井瓦斯抽采体系，建立不同抽采负压P₁、P₂、P₃…P_n对应抽采浓度、瓦斯抽采流量、瓦斯涌出压力试验模型，记录各个测点的以上数据，根据抽采流量和浓度等数据优选合理的抽采负压；

⑤根据抽采负压下抽采浓度、瓦斯抽采流量等数据，与自然条件下的数据对比差异性，提取抽采负压条件对各个区段的贡献，确定贡献分级，贡献趋近于0或者小于10％的区域界定为合理抽采长度边界；

⑥利用自然条件下各个监点的大量瓦斯压力值，结合各个测点坐标位置，绘制瓦斯压力分布等值曲线，按照J1≤0.25MPa，0.25MPa＜J2≤0.5MPa，0.5MPa＜J3＜0.74MPa；0.74MPa≤J4＜1.5MPa,J5≥1.5MPa进行分区划分预测；其中：

J1为无危险区，J2为低危险区，J3为中等危险区，J4为高危区，J5为极高危险区；

根据危险区划分结果，基于现有参数测试孔抽采基础上，采取分区分类型补充瓦斯抽采钻孔，达到同步同时间达标的效果；

⑦整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用高压水对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及设备的卸压回收。

本发明的煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备及方法，能够实现不同抽采负压系统条件下定向长钻孔分点分区抽采浓度、实际负压及流量等参数定量测定，并同步检测不同区段的瓦斯压力，以进行不同负压下合理抽采长度预测和工作面危险区域的精准预测和划分，为瓦斯灾害的有效防治提供有力支撑。

带来的技术创新在于：

1、可对瓦斯抽采基础参数进行分区动态测试，实现瓦斯浓度、流量及抽采负压的协同定量精密分区测试，实现对定向长钻孔各个测点的抽采贡献。结合自然涌出情况和抽采负压下参数的差异对比，确定钻孔瓦斯抽采合理长度。在设定需求抽采长度下，优选一套合理抽采负压、浓度等参数组合。

2、可实现单个工作面或盘区超长区域的瓦斯压力检测(长度可大于1000m)，根据精度需要，单孔各布设多个测点，并且与邻近孔组成检测系统，根据测试结果，分区分类型，可精准预测灾害区域，并且抽采过程中，动态监测各个参数，判识是否抽采达标。

3、根据定向长钻孔瓦斯抽采基础参数测试结果，可以定量评价不同区段的瓦斯抽采贡献量，分析自然涌出条件瓦斯浓度和流量特征，确定抽采负压对抽采流量、浓度的影响及贡献。

4、基于整个工作面或盘区瓦斯压力等参数的大数据测试结果，可量化、精准对危险区进行预测，规避以往抽采不均匀或者不合理导致局部危险区未消突或者解除危险，促使瓦斯超限、突出等灾害的发生。

5、可进行瓦斯抽采参数的测试，又能进行后续瓦斯有效抽采。并可实现整套装备的顺利回收，回收前装备一直预留孔内，进行抽采过程中所有参数的动态监测，实现了煤层瓦斯抽采数据的动态智能监测，降低了方法应用成本，提高了应用推广范围和成效。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

在以下的附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备结构图；

图2为高压液体作用下膨胀坐封形成密封测试空间示意图；

图3为高压水作用下投球滑移卸压出水解封示意图；

图4为瓦斯参数电控灵敏测定仪器结构示意图；

图5为投球式封隔器结构示意图。

附图中的标记分别表示：1、投球式封隔器，2、瓦斯参数电控灵敏测定仪器，3、通缆式管柱，4、膨胀液，5、卸压低密度球，6、瓦斯抽采钻孔，7、圆柱形导向头，8、第n+1个独立空间，9、第n个独立空间，101、膨胀进水通道，102、膨胀弹簧，103、膨胀球座，104、单向输送阀，105、卸压出通道，106、卸压弹簧，107、卸压球座，108、出水阀，109、封孔膨胀囊，201、气体单向通道阀，202、气体压力、流量、甲烷浓度传感器，203、智能阀门开关。

下面将结合附图实施例对本发明进行进一步的详细描述。

具体实施方式

需要说明的是，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，本发明不限于这些实施例。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

申请人通过深入研究，设计出一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区预测装备及方法，实现定向长钻孔下煤层瓦斯合理抽采参数的定量计算，结合瓦斯压力等参数多点区域覆盖测试，精准划分工作面危险区域，分级分类进行抽采设计，达到工作面全覆盖的有效抽采防治。

如图1至图5所示。本实施例给出一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测装备，一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测设备，其特征在于，包括圆柱形导向头、投球式封隔器、瓦斯参数电控灵敏测定仪器、通缆式管柱、卸压低密度球、以及供电远控记录装置；其中：

所述投球式封隔器包括封孔膨胀囊，在封孔膨胀囊内一侧置有膨胀液进水通道、膨胀弹簧、膨胀球座、单向输送阀，其中，单向输送阀用于实现膨胀液由通缆式管柱向封孔膨胀囊注入，实现封孔膨胀囊的膨胀封孔；在封孔膨胀囊内另一侧置有卸压出水通道、卸压弹簧、卸压球座出水阀；

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器包括气体单向通道阀，内设气体压力、流量、甲烷浓度传感器和智能阀门开关，其中，所述智能阀门开关由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制；所述气体压力、流量、甲烷浓度传感器中的压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％；各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受注入膨胀液影响；通过远程监控程序实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min。

上述设备可有效对煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测方法，具体实施步骤如下：

(1)顺煤层定向钻孔设计

收集试验区域范围内的相关煤层地质资料；沿着工作面或者盘区倾向实施顺煤层长钻孔，瓦斯抽采钻孔6的长度L需要覆盖整个工作面或盘区，根据工作面长度和测试区域设计钻孔数量n。

(2)合理抽采参数和瓦斯压力测点布置

根据瓦斯抽采钻孔6长度L和数量布设合理抽采参数和第n+1个独立空间8或第n个独立空间9作为瓦斯压力测点，单个钻孔测点为L/s(s为各个测点间距，可取5～50m不等)，相邻钻孔各个测点采取错步式布设，错步间距为d。其中合理抽采参数包括抽采负压、抽采浓度、流量及钻孔抽采长度；错步间距d不大于2m。

(3)测试成套装置连接及输送

利用煤矿井下千米定向钻机，按照瓦斯抽采钻孔6要求进行施工，利用钻机按照功能顺序进行装置输送：圆柱形导向头7+通缆式管柱3+1号瓦斯参数电控灵敏测定仪器2+1号+2号通缆式管柱3+2号瓦斯参数电控灵敏测定仪器2+2号投球式封隔器1+…，…+n号通缆式管柱3+供电远控记录装置。

(4)煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试

成套装备按照功能顺序输送至设计位置后，开始各个参数测试，具体如下：

①首先利用外置注水泵组通过通缆式管柱3将带压膨胀液4送入投球式封隔器1，持续增加至0.5～0.8MPa，各个投球式封隔器完成抽采孔完全密封，实现分段的独立监测。

所述投球式封隔器1的结构如图3所示，包括封孔膨胀囊9，在封孔膨胀囊9内一侧置有膨胀进水通道101、膨胀弹簧102、膨胀球座103、单向输送阀104，其中，单向输送阀104仅实现膨胀液4由管柱向封孔膨胀囊9注入，实现封孔膨胀囊9的膨胀封孔。在封孔膨胀囊9内另一侧置有卸压出通道105、卸压弹簧106、卸压球座107出水阀108。

整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球5，利用对高压膨胀液的增压，实现卸压弹簧106滑移，促使卸压出通道105和出水阀108对齐沟通，投球式封隔器1出水卸压，实现投球式封隔器及各个装置的卸压回收。

②利用供电远控记录装置与孔口通缆式管柱3连接，电源打开持续供电，各电路信号由通缆式管柱3中导电芯供给于各个瓦斯参数电控灵敏测定仪器2。启动远程监控程序，开始进行瓦斯抽采负压、流量、浓度及瓦斯压力等各个参数测试。

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器2的结构如图4，包括气体单向通道阀201，内设气体压力、流量、甲烷浓度传感器202和智能阀门开关203。其中，压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％。各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受封隔器注液膨胀影响。远程监控程序可实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min。

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器2中智能阀门开关203，由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制。

③根据各个监测点布置，首先在自然压力下，监测各个测点的瓦斯浓度、流量和自然瓦斯压力，监测频次1min/次，持续时长为7天，标定向长钻孔各个分区测点煤层自然涌出条件的各个参数。

④连接矿井瓦斯抽采体系，建立不同抽采负压P1、P2、P3…Pn对应抽采浓度、瓦斯抽采流量、瓦斯涌出压力试验模型，记录各个测点的以上数据，根据抽采流量和浓度等数据优选合理的抽采负压。

⑤根据抽采负压下抽采浓度、瓦斯抽采流量等数据，与自然条件下的数据对比差异性，提取抽采负压条件对各个区段的贡献，确定贡献分级，贡献趋近于0或者小于10％的区域界定为合理抽采长度边界。

⑥利用自然条件下各个监点的大量瓦斯压力值，结合各个测点坐标位置，绘制瓦斯压力分布等值曲线，按照J1≤0.25MPa，0.25MPa＜J2≤0.5MPa，0.5MPa＜J3＜0.74MPa，0.74MPa≤J4＜1.5MPa，J5≥1.5MPa进行分区划分预测。其中，J1为无危险区，J2为低危险区，J3为中等危险区，J4为高危区，J5为极高危险区。根据危险区划分结果，基于现有参数测试孔抽采基础上，采取分区分类型补充瓦斯抽采钻孔，达到同步同时间达标的效果。

⑦整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球5，利用高压泵组对膨胀液4的增压，实现卸压弹簧106滑移，促使卸压出通道105和出水阀108对齐沟通，投球式封隔器1出水卸压，实现投球式封隔器1及装备(装置)的卸压回收。

本方法主要的效果在于：煤层瓦斯合理抽采参数测试方法，可对瓦斯抽采基础参数进行分区动态测试，实现瓦斯浓度、流量及抽采负压的协同定量精密分区测试，实现对定向长钻孔各个测点的抽采贡献。结合自然涌出情况和抽采负压下参数的差异对比，确定钻孔瓦斯抽采合理长度。在设定需求抽采长度下，优选一套合理抽采负压、浓度等参数组合。该装备可实现单个工作面或盘区超长区域的瓦斯压力检测(长度可大于1000m)，根据精度需要，单孔各布设多个测点，并且与邻近孔组成检测系统，根据测试结果，分区分类型，可精准预测灾害区域，并且抽采过程中，动态监测各个参数，判识是否抽采达标。

根据定向长钻孔瓦斯抽采基础参数测试结果，可以定量评价不同区段的瓦斯抽采贡献量，分析自然涌出条件瓦斯浓度和流量特征，确定抽采负压对抽采流量、浓度的影响及贡献。基于整个工作面或盘区瓦斯压力等参数的大数据测试结果，可量化、精准对危险区进行预测，规避以往抽采不均匀或者不合理导致局部危险区未消突或者解除危险，促使瓦斯超限、突出等灾害的发生。

另外，本实施例的煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测设备和方法，即可进行瓦斯抽采参数的测试，又能进行后续瓦斯有效抽采。并可实现整套装备的顺利回收，回收前装备一直预留孔内，进行抽采过程中所有参数的动态监测，实现了煤层瓦斯抽采数据的动态智能监测，降低了方法应用成本，提高了应用推广范围和成效。

最后应说明的是，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请权利要求限定的保护范围。

Claims (3)

1.一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测设备，其特征在于，包括圆柱形导向头、投球式封隔器、瓦斯参数电控灵敏测定仪器、通缆式管柱、卸压低密度球、以及供电远控记录装置；其中：

所述投球式封隔器包括封孔膨胀囊，在封孔膨胀囊内一侧置有膨胀液进水通道、膨胀弹簧、膨胀球座、单向输送阀，其中，单向输送阀用于实现膨胀液由通缆式管柱向封孔膨胀囊注入，实现封孔膨胀囊的膨胀封孔；在封孔膨胀囊内另一侧置有卸压出水通道、卸压弹簧、卸压球座出水阀；

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器包括气体单向通道阀，内设气体压力、流量、甲烷浓度传感器和智能阀门开关，其中，所述智能阀门开关由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制；所述气体压力、流量、甲烷浓度传感器中的压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％；各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受注入膨胀液影响；通过远程监控程序实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min。

2.一种煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测方法，其特征在于，该方法使用权利要求1所述的煤层瓦斯合理抽采参数测试和危险分区精准预测设备，具体按如下步骤进行：

1)顺煤层定向钻孔设计，合理抽采参数和瓦斯压力测点布置；

2)测试成套装备连接及输送；

3)煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试；

4)整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用对高压泵组对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及设备的卸压回收；

5)对瓦斯抽采基础参数进行分区动态测试，实现瓦斯浓度、流量及抽采负压的协同定量精密分区测试，实现对定向长钻孔各个测点的抽采定量贡献。

6)结合自然涌出情况和抽采负压下参数的差异对比，确定钻孔瓦斯抽采合理长度，在设定需求抽采长度下，优选合理抽采负压、浓度参数组合；可精准预测灾害区域，并且抽采过程中，动态监测各个参数，判识是否抽采达标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：

(1)顺煤层定向钻孔设计

收集试验区域范围内的相关煤层地质资料；沿着工作面或者盘区倾向实施顺煤层长钻孔，钻孔长度L需要覆盖整个工作面或盘区，根据工作面长度和测试区域设计钻孔数量n；

(2)合理抽采参数和瓦斯压力测点布置

根据钻孔长度和数量布设合理抽采参数和瓦斯压力测点，单个钻孔测点为L/s；其中s为各个测点间距，取5～50m，相邻钻孔各个测点采取错步式布设，错步间距为d；合理抽采参数包括抽采负压、抽采浓度、流量及钻孔抽采长度；错步间距d不大于2m；

(3)成套测试装置连接及输送

利用煤矿井下千米定向钻机，按照瓦斯抽采钻孔要求进行施工，利用钻机按照功能顺序进行装置输送：圆柱形导向头，多组通缆式管柱，瓦斯参数电控灵敏测定仪器，投球式封隔器，最后连接一个通缆式管柱，以及供电远控记录装置；

(4)煤层瓦斯抽采参数和瓦斯压力测试

成套装备按照功能顺序输送至设计位置厚，开始各个参数测试，具体如下：

①首先利用外置注水泵组通过通缆式管柱将带压膨胀液送入投球式封隔器，持续增加至0.5～0.8MPa，各个投球式封隔器完成抽采孔完全密封，实现分段的独立监测；

所述投球式封隔器内置有液体单向输送阀门，仅可实现膨胀液由通缆式管柱向封孔膨胀囊注入，实现膨胀封孔；整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用高压水对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及装备的卸压回收；

②利用供电远控记录装置与孔口通缆式管柱连接，电源打开持续供电，各电路信号由通缆式管柱中导电芯供给于各个瓦斯抽采参数测定仪。启动远程监控程序，开始进行瓦斯抽采负压、流量、浓度及瓦斯压力各个参数测试；

所述瓦斯参数电控灵敏测定仪器，包括气体单向通道阀，内设压力、气体流量、甲烷浓度监测传感器和智能阀门开关，其中，所述智能阀门开关，由孔口远控记录装置发出信号进行开启和关闭控制，所述压力、气体流量、甲烷浓度监测传感器的压力敏感度为±0.02MPa，流量敏感度为±0.1m³/min,甲烷浓度敏感度为±0.1％；各个传感器外铺抗压隔水薄膜，不受注入膨胀液影响；通过远程监控程序可实现各个数据的全程监测，记录时间间隔2s～1min；

③根据各个监测点布置，首先在自然压力下，监测各个测点的瓦斯浓度、流量和自然瓦斯压力，监测频次1min/次，持续时长为7天，标定向长钻孔各个分区测点煤层自然涌出条件的各个参数；

④连接矿井瓦斯抽采体系，建立不同抽采负压P₁、P₂、P₃…P_n对应抽采浓度、瓦斯抽采流量、瓦斯涌出压力试验模型，记录各个测点的以上数据，根据抽采流量和浓度等数据优选合理的抽采负压；

⑤根据抽采负压下抽采浓度、瓦斯抽采流量等数据，与自然条件下的数据对比差异性，提取抽采负压条件对各个区段的贡献，确定贡献分级，贡献趋近于0或者小于10％的区域界定为合理抽采长度边界；

⑥利用自然条件下各个监点的大量瓦斯压力值，结合各个测点坐标位置，绘制瓦斯压力分布等值曲线，按照J1≤0.25MPa，0.25MPa＜J2≤0.5MPa，0.5MPa＜J3＜0.74MPa；0.74MPa≤J4＜1.5MPa,J5≥1.5MPa进行分区划分预测；其中：

J1为无危险区，J2为低危险区，J3为中等危险区，J4为高危区，J5为极高危险区；

根据危险区划分结果，基于现有参数测试孔抽采基础上，采取分区分类型补充瓦斯抽采钻孔，达到同步同时间达标的效果；

⑦整个参数测试和危险区划分完整后，连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采完成后，通过投入卸压低密度球，利用高压水对膨胀液增压，实现卸压弹簧滑移，促使卸压出通道和出水阀对齐沟通，投球式封隔器出水卸压，实现投球式封隔器及设备的卸压回收。