[发明专利]一种煤矿瓦斯的精准抽采方法

说明书

一种煤矿瓦斯的精准抽采方法，适用于提高煤矿瓦斯抽采设计与施工的准确性，保证钻孔抽采效率。该方法首先利用陀螺仪和内窥摄像头探测抽采区域的煤层走向、倾向趋势和煤层厚度数据；然后，根据待抽采区域的瓦斯抽采达标要求，设计、施工并跟踪钻孔的轨迹，获得钻孔设计参数与钻孔实际轨迹参数的对应关系；其次，根据设计钻孔参数与实际钻孔参数的对应关系，调整开孔参数，以施工至预定钻孔位置；随后，将钻孔连接到抽采管路，观测钻孔瓦斯抽采流量和每米瓦斯抽采量；最后，根据调整后的钻孔施工参数和抽采数据，设计施工其他钻孔，钻孔施工完毕后，联网进行瓦斯抽采。

技术领域

本发明涉及一种煤矿瓦斯的精准抽采方法，尤其适用于煤矿井下含瓦斯煤层的瓦斯精准高效抽采，包括钻孔终孔点的准确定位和瓦斯抽采量与残余瓦斯含量的准确量化，从而能避免抽采钻孔设计不当造成的瓦斯抽采空白带。

背景技术

通过钻孔进行瓦斯抽采是瓦斯防治的主要措施。由于我国煤层透气性较差，地面钻井影响范围小、抽放效果差，大多通过在煤矿井下施工小直径钻孔进行抽采，这些钻孔施工简单、数量较多。但是目前来看，抽采效果不理想，这其中主要的原因是煤层与其它较硬的岩石相比相对较软、距离又短，导致钻孔的施工轨迹很难控制，钻孔的实际见煤长度和终孔点到底落在何处并不是很清楚。然而，现有的设计大都基于钻孔是从开孔点施工的直线钻孔的假设，没有准确定位钻孔的终点位置。而且，钻孔的轨迹也不是完全呈直线形态，从而导致对每个钻孔到底能够抽采多少瓦斯量形成误判。此外，由于我国煤层赋存不稳定，煤层厚度变化大，以往的设计也都假设煤层赋存是稳定的，各处厚度一直，走向和倾向的角度不变化，造成设计参数相同的钻孔可能抽采的瓦斯量存在较大差异。上述原因都会导致对每个钻孔抽采的瓦斯量计算不准确，形成瓦斯抽采空白带，后期煤巷掘进过程中极易遇到瓦斯超限问题，带来安全隐患，威胁矿工生命。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对煤矿瓦斯抽采钻孔设计和施工不精确，导致煤层瓦斯抽采时空不均，存在抽采空白带的问题，提供一种煤矿瓦斯的精准抽采方法，通过采用煤层赋存精准定位和瓦斯钻孔精确设计的方法，实现煤矿瓦斯的精准抽采，提高瓦斯治理的针对性。

技术方案：本发明的煤矿瓦斯的精准抽采方法，包括如下步骤：

(a)在煤层的待抽采区域进行地层剖面扫描；

(b)在地层剖面扫描区域施工地层探测钻孔；

(c)描绘待抽采区域的煤层走向、倾向、煤层厚度变化趋势图；

(d)根据待抽采区域的煤层参数和瓦斯抽采达标要求，确定需要施工的钻孔数量及其具体施工参数；

(e)在待施工位置固定钻机，并在钻机的钻头内部安装陀螺仪和内窥摄像头；

(f)利用钻机在煤层中施工并跟踪一组各种不同施工参数钻孔的轨迹，记录钻孔开孔点施工参数与实际见煤点坐标和孔底坐标；

(g)根据钻孔开孔点施工参数与钻孔实际见煤点参数的三维方位关系，调整钻孔开孔施工参数；

(h)将钻孔连接到抽采管路，并安装孔口流量计，记录不同钻孔瓦斯抽采流量和单米瓦斯抽采流量；

(i)根据调整后的钻孔施工参数和单米瓦斯抽采流量，设计并精确施工其它钻孔至预定设计的钻孔位置，施工完毕后密封钻孔，进行瓦斯抽采。

所述步骤(a)中的地层剖面采用地层剖面仪，施工地点在煤层底板巷道中沿巷道掘进方向扫描。

所述步骤(b)中的地层探测钻孔应施工穿过见煤段，直至不排出煤渣为止。

所述步骤(c)中的待抽采区域的煤层走向、倾向、煤层厚度变化趋势图描绘方法采用地层剖面仪扫描和钻孔坐标修正相结合的综合判定方法：首先用地层剖面仪确定含煤地层的走向趋势，然后利用钻孔坐标划定煤层的准确边界。