[发明专利]一种基于定向长钻孔的瓦斯抽采方法

说明书

本发明公开了一种基于定向长钻孔的瓦斯抽采方法，包括以下步骤：步骤S1，在回风巷内向煤层预定位置处钻孔，钻机进入煤层后保持水平方向前进，完成初段施工；步骤S2，增加钻机的钻头竖向倾角，使钻头倾斜向上前进，进入顶板；步骤S3，钻头继续按原倾角倾斜向上前进，分别经过垮落带、裂隙带，进入断裂带后，调整钻头倾角至水平方向，完成中段施工；步骤S4，钻头继续向水平方向前，进行入采空区，直至到达预定位置，完成末段施工；步骤S5，对煤层内的瓦斯进行预抽；步骤S6，对裂隙带和采空区的瓦斯进行抽采。本发明实现了煤层内瓦斯预抽与采空区瓦斯抽采两种功能，提高了开采效率，降低了开采成本，确保了安全性。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下瓦斯抽采领域，尤其是涉及一种基于定向长钻孔的瓦斯抽采方法，能兼顾煤层未开采预抽与采空区瓦斯抽采的功能。

背景技术

煤炭作为我国最主要的能源，在一次能源生产和消费结构中始终占70％左右。但由于煤层赋存条件复杂多变，含瓦斯煤层多，煤矿瓦斯储量大，因而，我国煤炭工业长期受到各种自然灾害的威胁，这严重影响了矿井的安全生产和可持续发展。瓦斯灾害即是煤矿开采过程中最严重的灾害之一。随着开采深度的不断增加，瓦斯涌出量不断加大，煤与瓦斯突出危险也在不断的增加，高瓦斯矿井的数量也在增加。

高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井一般富含高浓度和大体积的瓦斯量，伴随着煤层采动，采场覆岩的原始应力遭到破坏，形成采动裂隙，根据覆岩的位移形变并按照由下到上的顺序，可将其划分为垮落带、断裂带和弯曲下沉带。采空区在顶板未完全垮落前，透气性较好，深部瓦斯受风流影响易被带到工作面回风巷一侧，聚集在上隅角。在顶板垮落后，采空区瓦斯在气体压力差驱使下集于顶板断裂带内，形成瓦斯富集区，形成严重安全隐患；另外，在未开采前，煤层内部也会存留少量瓦斯，也是安全隐患之一。

现有技术中，针对上述问题，多采用的方法是高抽巷、回风埋管及高位钻场顶板钻孔待采掘方法，但高抽巷掘进工作量大、施工周期长、成本高；回风埋管易破损，稳定性不好；高位钻场顶板钻孔的钻孔轨迹不可控，无法保证钻孔轨迹在裂隙带内延伸；另外，这些方法也不能同时实现钻孔初期煤层内部的预抽功能；随着对煤炭开采安全性要求越来越高，前述方法越来越难以满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于定向长钻孔的瓦斯抽采方法，在分析采煤工作面上覆岩层裂隙发育和瓦斯运移规律基础上，对定向长钻孔的钻孔方式进行改进，将钻孔初段设置在煤层中，实现了煤层内未开采瓦斯预抽与采空区瓦斯抽采两种功能，具有一孔两用的效果，既提高了开采效率，也降低了开采成本，确保了开采的安全性。其通过以下技术方案实现：

一种基于定向长钻孔的瓦斯抽采方法，包括以下步骤：

步骤S1，设置钻场，在回风巷内通过钻机向煤层预定位置处钻孔，利用钻机的随钻测量技术以及定向控制功能，在钻机进入煤层后保持水平方向前进，直至到达预定位置后，停止钻孔，完成所述定向长钻孔的初段施工；

步骤S2，增加钻机的钻头竖向倾角，使钻头倾斜向上前进，进入顶板；

步骤S3，所述钻头继续按原倾角倾斜向上前进，分别经过垮落带、裂隙带，进入断裂带后，调整钻头倾角至水平方向，即到达预定的钻孔高度，完成所述定向长钻孔的中段施工；

步骤S4，所述钻头继续向水平方向前，进行入采空区，直至到达预定位置，完成所述定向长钻孔的末段施工；

步骤S5，在所述定向长钻孔的初段位置和位于煤层中的中段部分，对煤层内的瓦斯进行预抽；

步骤S6，在所述定向长钻孔的位于煤层外的中段和末段位置，对裂隙带和采空区的瓦斯进行抽采。

通过上述步骤，只钻孔一次，即实现了煤层内未开采瓦斯预抽与采空区瓦斯抽采两种功能，具有一孔两用的效果，钻孔方式改变，提高了开采效率，增加了开采的安全性。