[发明专利]一种基于定向钻机的突出煤层“五定”瓦斯治理方法

说明书

本发明提供了一种基于定向钻机的突出煤层“五定”瓦斯治理方法，包括以下步骤：第一步评估各抽采地质单元采用“五定”瓦斯治理方法的可行性；第二步，对抽采地质单元进行定向钻进，第三步，在增透孔内进行定位扰动，增透煤层，第四步，对增透孔和抽采孔进行封孔，第五步，对定点密闭取样进行瓦斯参数测定，便于瓦斯快速抽出，通过瓦斯抽采在线监测系统，实时监测抽采管路上的瓦斯浓度、流量，进而通过系统计算在显示器上以云图的形式实时统计、显示区域内的瓦斯抽采量及待抽瓦斯量，从而可精确控制钻孔的抽采时间，将各钻孔或孔组的瓦斯抽采量和参与瓦斯含量以不同颜色的云图显示出来，更直观的反映出抽采效果。

技术领域

本发明涉及煤矿开采过程中瓦斯抽放技术领域，具体涉及一种基于定向钻机的突出煤层“五定”瓦斯治理方法。

背景技术

煤层瓦斯由于其燃烧后清洁无污染的特点，一直作为清洁能源被鼓励开发利用，但同时对于煤矿生产而言，瓦斯则是威胁安全生产的重大危险源，如何杜绝瓦斯事故发生、实现瓦斯的安全开发利用是矿山技术人员一直探索的课题。

由于我国的煤矿大多数为突出矿井，为防止瓦斯事故发生，大多数的地方煤监部门要求突出矿井回采前必须预先掘出煤层底板岩巷，在底板岩巷内施工大量的高密度穿层钻孔预抽煤层瓦斯达标后才能进行煤巷掘进和工作面回采工作，工作面回采完成后，底板岩巷及穿层钻孔即成为无效巷道和钻孔，造成大量浪费。对于工作面较短的采区回采，一般在距机巷和风巷下方8—15m的底板稳定岩层中施工一条岩石巷道，在岩石巷道内向上覆煤层施工大量高密度的穿层钻孔以覆盖上覆煤层进行瓦斯预抽工作，抽采达标后才能进行回采作业，此种作业方法存在的问题有：

开掘岩巷工程量大、时间长、费用高。针对工作面较短的回采工作面，可在风巷和机巷下底板各施工一条底板巷，从底抽巷内向上覆煤层施工穿层钻孔可覆盖整个回采工作面长度内的煤层；随着煤矿设备、技术的提高，当回采工作面较长时，如>150m时，受穿层钻孔覆盖范围限制，两条底抽巷中的穿层钻孔已难以覆盖整个回采工作面煤层，一般需要在工作面中部的底板下施工第三条底板巷，才能完全覆盖回采工作面煤层，更加大了施工的工程量。

按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，针对突出煤层的瓦斯治理一般要对突出煤层进行瓦斯预抽，使煤层中的瓦斯含量及压力降低到规定值以下才能进行掘进和回采作业。预抽煤层瓦斯是指通过向煤层施工大量顺层或穿层钻孔，成孔后封孔联网负压抽采瓦斯，降低煤层瓦斯含量。

常规钻机施工抽采钻孔轨迹不可控，常规传统钻孔实际轨迹与设计钻孔轨迹存在偏差，设计钻孔是完整覆盖目标煤层的，但实际施工的钻孔由于存在偏差，抽采后煤层中往往会存在抽采钻孔未能覆盖的空白带，由于空白带未能进行瓦斯预抽，其中的瓦斯含量和瓦斯压力仍然较高，回采或掘进到空白带时仍有可能发生瓦斯突出等安全事故。

透气性低的煤层瓦斯抽采流量、浓度低，效果差；据统计，全国95%以上的高瓦斯和突出矿井开采的煤层属于低透气性煤层，渗透率多在10^-3～10^-4 mD数量级，抽采时由于透气性差的原因煤层中的瓦斯解析、运移、流动困难，瓦斯抽采（特别是预抽）影响范围小、衰减速度快、抽采难度大，造成“有气抽不出”的局面。

常规的底板抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术钻孔工程量大。通过穿层钻孔预抽煤层瓦斯时，由于穿层钻孔的有效孔段占整个钻孔长度比率小，所需要的穿层钻孔数量多，密度大，煤孔段占比小，使得钻孔的施工工程量巨大，投入高，且需要先掘底板岩巷，工程量大，工期长，人力、物力、财力投入大。