CN208220720U - 一种煤炭开采水与瓦斯共治系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，包括至少一孔从地面向首采煤层临近的含水层施工竖向钻孔，以及与竖向钻孔连通的处于含水层中的水平注浆堵水钻孔，所述水平注浆堵水钻孔至少为一孔；以及与竖向钻孔连通的处于首采煤层的第一水平抽采钻孔；以及与竖向钻孔连通的处于首采煤层上覆岩层的第二水平抽采钻孔。本实用新型的优点在于：通过竖向地面钻孔施工水平钻孔，综合完成煤矿瓦斯治理和水害治理工作，相比分别施工瓦斯治理钻孔和地下水治理钻孔，效率更高、经济性更高。

Description

一种煤炭开采水与瓦斯共治系统

技术领域

本实用新型涉及矿产资源开发领域，更具体地说是一种煤炭开采水与瓦斯共治系统。

背景技术

在地下煤炭资源开采过程中，常常会受到地下水和瓦斯的威胁。在采煤之前，多采用钻孔的方法分别进行地下水封堵和瓦斯抽采工作，钻孔一般由地面或井下巷道内施工。采用地面竖向钻孔进行堵水和瓦斯抽采安全性好，但钻孔工程量大，施工成本高。而从井下巷道施工钻孔，钻孔工程量小，但易引发喷孔事故，导致地下水或瓦斯涌入巷道，甚至可能诱发煤与瓦斯突出事故，造成人员伤亡和经济损失，危险性较高。此外，目前瓦斯抽采钻孔受地下水影响较大，地下水涌入瓦斯抽采钻孔会降低抽采钻孔有效气流断面，增大抽采负压损耗，从而导致瓦斯抽采钻孔工作效率降低或失效。因此，现有的煤矿地下水与瓦斯治理技术难以安全、经济、高效地完成煤炭开采中水与瓦斯的治理工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是水与瓦斯灾害条件下，煤炭开采危险性高、工程量大和施工成本高，提供一种煤炭开采水与瓦斯共治系统。

本实用新型通过以下技术方案来解决上述技术问题：

一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，包括至少一孔从地面向首采煤层临近的含水层施工竖向钻孔，以及与竖向钻孔连通的处于含水层中的水平注浆堵水钻孔，所述水平注浆堵水钻孔至少为一孔；

以及与竖向钻孔连通的处于首采煤层的第一水平抽采钻孔；

以及与竖向钻孔连通的处于首采煤层上覆岩层的第二水平抽采钻孔。

优选的，还包括：依次开设在首采煤层上方的煤层以及该煤层的上覆岩层分别与竖向钻孔连通的第三水平抽采钻孔和第四水平抽采钻孔。

优选的，还包括辅助竖向抽采钻孔；所述辅助竖向抽采钻孔底端处于煤层中。

本实用新型还提供一种煤炭开采水与瓦斯共治系统的施工方法：包括以下步骤：

注浆堵水施工步骤：从地面向首采煤层临近的含水层施工竖向钻孔，然后通过定向钻在含水层中施工含水层水平注浆堵水钻孔，向含水层水平注浆堵水钻孔中注入堵水材料，封堵含水层中的地下水；

瓦斯抽采钻孔施工步骤：由竖向钻孔向首采煤层施工第一水平抽采钻孔，由竖向钻孔向首采煤层上覆岩层施工第二水平抽采钻孔；

首采煤层瓦斯预抽采消突施工步骤：由首采煤层水平抽采钻孔对首采煤层赋存的瓦斯进行预抽采，消除首采煤层的突出隐患；

首采煤层瓦斯抽采和其上方煤层瓦斯预抽采施工步骤：在开采首采煤层的同时，由布置在首采煤层上覆岩层中的第二水平抽采钻孔抽采首采煤层开采过程中析出的瓦斯，同时抽采由于首采煤层开采泄压导致的其上方煤层涌入首采煤层上覆岩层的瓦斯，即对上方煤层进行预抽采。

优选的，根据第二水平抽采钻孔对上方煤层的抽采效果，可选择在上方煤层中施工第三水平抽采钻孔或上方煤层上覆岩层第四水平抽采钻孔进行进一步的瓦斯抽采工作。

优选的，如煤层透气性较差，可向煤层抽采钻孔注入高压水，对煤层进行水压致裂增加透气性后，再开展瓦斯预抽采工作。

本实用新型的优点在于：

1.通过竖向地面钻孔施工水平钻孔，综合完成煤矿瓦斯治理和水害治理工作，相比分别施工瓦斯治理钻孔和地下水治理钻孔，效率更高、经济性更高；

2.通过水与瓦斯共治，为煤与瓦斯共采工作提供了安全保障和施工条件；

3.在对一个煤层进行煤炭开采的同时，可实现相邻煤层的瓦斯预抽采，消除相邻煤层的突出隐患，从而依次对全部煤层实现瓦斯治理，煤与瓦斯开采效率更高，经济性更好；

4.通过封堵地下水，消除了地下水对瓦斯抽采钻孔的影响，提高了瓦斯抽采工作的效率；

5.通过瓦斯抽采工作，对煤层进行泄压，降低了煤层中的瓦斯压力，从而降低了地层压力，结合注浆堵水措施，消除了地下水侵入煤矿地下工作区域的隐患；

6.通过从地面施工瓦斯治理钻孔和水害治理钻孔，地面施工场地占地面积小，施工场地和设备布置方便、灵活，对地面周边建筑和环境影响较小；

7.本实用新型具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，包括至少一孔从地面1向首采煤层5临近的含水层3施工竖向钻孔2，以及与竖向钻孔2连通的处于含水层3中的水平注浆堵水钻孔4，所述水平注浆堵水钻孔4至少为一孔；以及与竖向钻孔2连通的处于首采煤层5的第一水平抽采钻孔6；以及与竖向钻孔2连通的处于首采煤层5上覆岩层的第二水平抽采钻孔7。

为了确保安全，可在首采煤层5的上方煤层8以及该煤层的上覆岩层分别开设与竖向钻孔2连通的第三水平抽采钻孔9和第四水平抽采钻孔10。

以及，还可通过开设辅助竖向抽采钻孔11来确保抽采效果；所述辅助竖向抽采钻孔11底端处于煤层中。

一种煤炭开采水与瓦斯共治系统的施工方法：包括以下步骤：

注浆堵水施工步骤：从地面1向首采煤层5临近的含水层3施工竖向钻孔2，然后通过定向钻在含水层3中施工含水层水平注浆堵水钻孔4，向含水层水平注浆堵水钻孔4中注入堵水材料，封堵含水层中的地下水；

瓦斯抽采钻孔施工步骤：由竖向钻孔2向首采煤层5施工第一水平抽采钻孔6，由竖向钻孔2向首采煤层5上覆岩层施工第二水平抽采钻孔7；

首采煤层5瓦斯预抽采消突施工步骤：由首采煤层5水平抽采钻孔6对首采煤层5赋存的瓦斯进行预抽采，消除首采煤层5的突出隐患；

首采煤层5瓦斯抽采和其上方煤层瓦斯预抽采施工步骤：在开采首采煤层5的同时，由布置在首采煤层5上覆岩层中的第二水平抽采钻孔7抽采首采煤层5开采过程中析出的瓦斯，同时抽采由于首采煤层5开采泄压导致的其上方煤层涌入首采煤层5上覆岩层的瓦斯，即对上方煤层进行预抽采。

根据第二水平抽采钻孔7对上方煤层的抽采效果，可选择在上方煤层8中施工第三水平抽采钻孔9或上方煤层上覆岩层第四水平抽采钻孔10进行进一步的瓦斯抽采工作。

如煤层透气性较差，可向煤层抽采钻孔注入高压水，对煤层进行水压致裂增加透气性后，再开展瓦斯预抽采工作。

可根据需要进行确定堵水和瓦斯抽采区域面积大小，可选择一个竖向钻孔及与其联通的若干水平抽采钻孔单独完成堵水和瓦斯抽采工作，或通过多个竖向钻孔及与其联通的若干水平钻孔配合完成堵水和瓦斯抽采工作；

根据水平钻孔的瓦斯抽采效果，可选择从地面施工辅助竖向抽采钻孔11至煤层，抽采煤层瓦斯，进一步提高煤层消突和瓦斯抽采效果；

注浆堵水和煤与瓦斯共采的施工顺序可根据施工现场的地层条件灵活安排，在完成堵水工作后，可依次对各煤层进行瓦斯抽采工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，其特征在于：包括至少一孔从地面(1)向首采煤层(5)临近的含水层(3)施工竖向钻孔(2)，以及与竖向钻孔(2)连通的处于含水层(3)中的水平注浆堵水钻孔(4)，所述水平注浆堵水钻孔(4)至少为一孔；

以及与竖向钻孔(2)连通的处于首采煤层(5)的第一水平抽采钻孔(6)；

以及与竖向钻孔(2)连通的处于首采煤层(5)上覆岩层的第二水平抽采钻孔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，其特征在于：还包括：依次开设在首采煤层(5)上方的煤层以及该煤层的上覆岩层分别与竖向钻孔(2)连通的第三水平抽采钻孔(9)和第四水平抽采钻孔(10)。

3.根据权利要求1或2所述的一种煤炭开采水与瓦斯共治系统，其特征在于：还包括辅助竖向抽采钻孔(11)；所述辅助竖向抽采钻孔(11)底端处于煤层中。