CN213269851U - 定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，包括顺着风巷设计长度方向开设的若干组主钻孔，至少一组主钻孔顺煤层开设，该主钻孔上排列开设有多个支钻孔，支钻孔顺层延伸至风巷设计位置处。本实用新型抽采系统不仅可实现对工作面回风巷条带范围内瓦斯的预抽采，而且在工作面回采期间还可抽采上隅角瓦斯。

Description

定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯治理技术领域，特别涉及一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统。

背景技术

煤矿治理瓦斯超限最困难的地方是采煤工作面U型通风的上隅角。采煤工作面上隅角是最容易聚集瓦斯的地方。传统治理上隅角瓦斯超限的方法有埋管抽放、安设局部通风机、加大工作面风量、安设风水引射器、设置专用排风巷、高位抽排瓦斯、设置挡风帘、设置采空区风障和改变通风方式等。上述方法会增大巷道内风阻或者使得通风巷复杂进而增加通风成本，或者需要针对性的增加安全管理，导致管理复杂并增加不确定性。

因此，基于以上问题，需要一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，该系统在实现瓦斯预抽的同时还可治理上隅角瓦斯。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，该系统在实现瓦斯预抽的同时还可治理上隅角瓦斯。

本实用新型的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，包括顺着风巷设计长度方向开设的若干组主钻孔，至少一组主钻孔顺煤层开设，该主钻孔上排列开设有多个支钻孔，支钻孔顺层延伸至风巷设计位置处。

进一步，所述主钻孔分为两组分别为位于风巷设计位置内侧的内侧主钻孔和位于风巷设计位置外侧的外侧主钻孔。

进一步，所述外侧主钻孔顺煤层开设。

进一步，所述内侧主钻孔开设于老顶中。

进一步，所述外侧主钻孔沿煤层高度方向至少设置两排，两排外侧主钻孔对应的支钻孔沿巷设计长度方向交替设置并延伸至风巷设计位置处。

进一步，延伸至风巷设计位置处的支钻孔与风巷设计断面中部偏上位置连通。

进一步，延伸至风巷设计位置处的支钻孔内套有护管。

进一步，各排外侧主钻孔沿煤层倾斜方向排列设置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型抽采系统不仅可实现对工作面回风巷条带范围内瓦斯的预抽采，而且在工作面回采期间还可抽采上隅角瓦斯，且内侧主钻孔还可作为采空区高位裂隙瓦斯抽采主孔，起到高抽巷的作用；该抽采系统不影响整个通风系统，不会增加通风成本，而且不需要针对性的安全管理，简化安全管理流程。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为通风结构示意图；

图2为主钻孔平面结构示意图；

图3为主钻孔剖面结构示意图；

图4为外侧主钻孔剖面结构示意图；

图5为主钻孔断面结构示意图；

图6为上隅角抽采剖面结构示意图；

图7为环形裂隙圈抽采剖面结构示意图；

具体实施方式

图1为通风结构示意图；图2为主钻孔平面结构示意图；图3为主钻孔剖面结构示意图；图4为外侧主钻孔剖面结构示意图；图5为主钻孔断面结构示意图；图6为上隅角抽采剖面结构示意图；图7为环形裂隙圈抽采剖面结构示意图；

如图所示：本实施例提供了一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，包括顺着风巷设计长度方向开设的若干组主钻孔，至少一组主钻孔顺煤层开设，该主钻孔上排列开设有多个支钻孔2，支钻孔顺层延伸至风巷设计位置处。此处风巷指的工作面回风巷，结合图2和图3所示，在轨道上山5中设置有钻窝6，主钻孔在该钻窝中实现打钻，D处代表风巷设计位置，在钻孔预抽瓦斯时，该风巷未开始掘进，待预抽瓦斯后符合掘进要求时，在开挖掘进风巷，风巷条带抽采应使得抽采效果达到煤层瓦斯压力和瓦斯含量低于矿井区域预测的临界值，即满足区域措施效果检验达到要求；区域措施效果检验达到要求，才可以进行风巷掘进。内侧和外侧为风巷设计位置对应的两侧，结合图1所示，A点位置为上隅角位置，B点位置为风巷的内侧位置，C点位置为风巷的外侧位置，其中B点位置为工作面所在区域内，C点位置对应于煤柱留设位置，结合图2和图5所示，风巷开设于煤层中，煤层7为倾斜煤层，顺着煤层倾斜方向向上即为风巷的外侧，顺着煤层倾斜方向向下即为风巷的内侧；本实施例各主钻孔沿着岩层的倾斜方向排列布置，结合图2和图3所示，主钻孔数量根据设计穿层钻孔数据确定，在设计好的工作面风巷条带范围内，根据抽采有效半径，确定抽采钻孔位置进而确定钻窝位置，抽采有效半径与煤层的渗透系数有关，对低渗透煤层，可以采用水力压裂、水力冲孔等方法提高煤层的抽采有效半径；主钻孔从钻窝中打钻，主钻孔沿着钻窝弯曲后走直，形成了在岩层中近似平行的多个主钻孔，其中有若干个主钻孔顺煤层设置，该主钻孔向设计顺层钻孔位置打支钻孔，主钻孔以及支钻孔的弯曲角度依据钻机允许的调斜角度以及设计钻孔位置确定，该钻孔方式可通过现有的钻机实现，在钻进、抽采和风巷掘进时在定向钻机钻进过程中，无论是主钻孔还是支钻孔，都要准确控制钻孔轨迹，及时掌握风巷条带内小型地质构造的变化；具体不在赘述；

结合图4和图5所示，位于风巷设计位置的外侧的主钻孔也作为治理上隅角瓦斯的主钻孔，该主钻孔上开设有一组顺煤层穿越至风巷侧壁的支钻孔，该支钻孔作为治理上隅角支钻孔，将来要作为工作面回采期间抽放工作面上隅角的钻孔，在风巷掘进过程中，遇到支钻孔，应及时下局部套管护孔，以防将来工作面回采时集中应力造成塌孔。结合图6所示，与工作面临近的治理上隅角支钻孔穿至上隅角处，随着工作面的不断推进，与工作面临近的治理上隅角支钻孔也不断前移，采煤工作面回采期间上隅角瓦斯抽放，抽放线路是通过靠近风巷的主钻孔和穿越风巷的治理上隅角支钻孔进行；由于治理中上隅角瓦斯浓度不高，可把抽出的瓦斯排入采区回风上山或上部总回风巷。该抽采系统不仅可实现对工作面回风巷条带范围内瓦斯的预抽采，而且在工作面回采期间还可抽采上隅角瓦斯，该抽采系统不影响整个通风系统，不会增加通风成本，而且不需要针对性的安全管理，简化安全管理流程。

本实施例中，所述主钻孔分为两组分别为位于风巷设计位置内侧的内侧主钻孔1a和位于风巷设计位置外侧的外侧主钻孔1b。结合图2和图3所示，在风巷设计位置的内外侧分别打有多条内侧主钻孔1a和外侧主钻孔1b；该结构可在工作面回风巷条带范围内实现全面的瓦斯预抽采，避免在掘进回风巷时的瓦斯突出危害。

本实施例中，所述外侧主钻孔1b顺煤层开设。外侧主钻孔1b打钻位置距离风巷设计位置较近利于支钻孔的顺层打钻，而且由于风巷设计位置的外侧留设有煤柱，外侧主钻孔1b设置于该煤柱中，该煤柱以及位于煤柱上方的直接定3稳定性较好且不受采空区的垮塌的影响，利于保证支钻孔的稳定性，为进一步保证治理上隅角支钻孔的稳定。

本实施例中，所述内侧主钻孔1a开设于老顶4中。结合图3所示，由于风巷设计位置的内侧属于工作面范围内，故随着工作面推进，风巷设计位置的内侧的直接顶随工作面推进不断形成采空区垮塌，而老顶稳定性较好只出现轻微的沉降，内侧主钻孔1a开设于老顶4中以提高内侧主钻孔1a的稳定性，使得内侧主钻孔1a不随着采空区垮塌而破坏。内侧主钻孔可在风巷掘进后在打钻，此时内侧主钻孔只作为裂隙瓦斯抽采专用钻孔使用。结合图7所示，采煤工作面回采期间靠近风巷的上部环形裂隙圈的瓦斯抽采，抽采线路通过穿过采煤工作面老巷上部岩层的内侧主钻孔进行；环形裂隙圈瓦斯浓度较高，应通过矿井永久瓦斯抽采系统回收利用。内侧主钻孔1a在工作面回采后正好处于环形裂隙圈内，内侧主钻孔1a将来还要作为采空区高位裂隙瓦斯抽采主孔，起到高抽巷的作用。

本实施例中，所述外侧主钻孔1b沿煤层高度方向至少设置两排，两排外侧主钻孔对应的支钻孔沿巷设计长度方向交替设置并延伸至风巷设计位置处。结合图5所示，外侧主钻孔沿煤层高度方式设置两排，该设置方式使得相应的支钻孔在打钻时上下交错设置，防止各支孔相互干涉，采煤工作面回采期间，上隅角瓦斯的抽放是利用上下两套瓦斯抽放管路交替进行的，两套瓦斯管路分别对应于煤层中的两趟主钻孔；当一个主钻孔抽放上隅角瓦斯时，另一个主钻孔打通向风巷的分支孔，利于两个主钻孔上分支钻孔的交替打钻，图5中的两个主钻孔在初期实现煤层瓦斯的与抽采，在风巷掘进后工作面回采时又用于治理上隅角瓦斯；在其他实施例中还可图5的基础上在煤层中打更多排的主钻孔，因保留至少两排主钻孔打分支钻孔与风巷设计位置连通，其余煤层中的主钻孔不打支钻孔，只用于煤层瓦斯的预抽采；由于上隅角瓦斯浓度不高，可把抽出的瓦斯排入采区回风上山或上部总回风巷。

本实施例中，延伸至风巷设计位置处的支钻孔与风巷设计断面中部偏上位置连通。结合图5所示，治理上隅角支钻孔与风巷的中部偏上位置连通，由于瓦斯密度较小向上运行，在治理上隅角瓦斯时，利于抽出上隅角处的聚集的瓦斯。

本实施例中，延伸至风巷设计位置处的支钻孔内套有护管。在风巷掘进过程中，遇到支钻孔，应及时在该支钻孔内套设钢管以护孔，以防将来工作面回采时集中应力造成塌孔。

本实施例中，各排外侧主钻孔1b沿煤层倾斜方向排列设置。结合图5所示，该布置结构既可以使得延伸至风巷设计位置处的支钻孔错落有序，而且也利于增大外侧主钻孔的预抽范围。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：包括顺着风巷设计长度方向开设的若干组主钻孔，至少一组主钻孔顺煤层开设，该主钻孔上排列开设有多个支钻孔，支钻孔顺层延伸至风巷设计位置处。

2.根据权利要求1所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：所述主钻孔分为两组分别为位于风巷设计位置内侧的内侧主钻孔和位于风巷设计位置外侧的外侧主钻孔。

3.根据权利要求2所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：所述外侧主钻孔顺煤层开设。

4.根据权利要求2所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：所述内侧主钻孔开设于老顶中。

5.根据权利要求3所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：所述外侧主钻孔沿煤层高度方向至少设置两排，两排外侧主钻孔对应的支钻孔沿巷设计长度方向交替设置并延伸至风巷设计位置处。

6.根据权利要求5所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：延伸至风巷设计位置处的支钻孔与风巷设计断面中部偏上位置连通。

7.根据权利要求5所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：延伸至风巷设计位置处的支钻孔内套有护管。

8.根据权利要求5所述的定向长钻孔顺层瓦斯抽采系统，其特征在于：各排外侧主钻孔沿煤层倾斜方向排列设置。

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