一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法

摘要

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采领域，具体涉及一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法；在与回采工作面平行的采区回风巷中施工若干组梳状瓦斯抽采钻孔，若干组所述梳状瓦斯抽采钻孔覆盖整个回采工作面宽度；梳状瓦斯抽采钻孔的主孔终孔层位布置在煤层顶板裂隙带中上部，主孔内开分支孔向下穿越煤层，在回采工作面未进行回采时进行预抽煤层中的瓦斯，在回采工作面回采过程中，抽采采空区瓦斯，达到“一孔两用”的效果，采用本发明的钻孔布置方法，钻孔抽采周期大大延长，可以最大限度提高钻孔利用率。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采领域，具体涉及一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法。

背景技术

随着煤矿机械化程度的不断提高，单日煤炭产量越来越高，陆续出现了上百个千万吨级矿井，随之而来的瓦斯问题也日益凸显，由于回采进度过快，瓦斯抽采时间不足，大量瓦斯进入采空区，上隅角瓦斯积聚的风险也越来越高，很多高瓦斯矿井不得不采取多巷通风的方式来解决上隅角瓦斯问题，同时还需要采取上隅角插管、采空区埋管、高位钻孔等方式治理上隅角瓦斯。

高位定向钻孔作为采空区瓦斯抽采的一种主要方式，得到广泛应用，随着千米定向钻机从国外引进，并在国内大量应用，高位定向钻孔由于钻孔有效抽采长、覆盖范围广、层位精准等优势，逐渐替代普通高位倾向钻孔。

对于高位定向钻孔来说，瓦斯抽采效果的好坏主要取决于钻孔层位的选取，层位过高，无法与顶板裂隙带导通，达不到抽采效果，层位过低，冒落带形成后，容易破坏钻孔完整性，抽采效果同样欠佳。一旦层位选择不好，数百米的钻孔成为废孔，消耗巨大的财力、物力和人力，上隅角瓦斯得不到有效解决，影响回采工作面的回采进度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有高位定向钻孔的不足，利用梳状钻孔的分支孔优势，贯穿多个层位，达到全时段瓦斯抽采效果。

本发明的上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决的：一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法，在与回采工作面平行的采区回风巷中施工若干组梳状瓦斯抽采钻孔，若干组所述梳状瓦斯抽采钻孔覆盖整个回采工作面宽度；钻进所述梳状瓦斯抽采钻孔，包括以下步骤：

S1：主孔钻进；沿煤层走向施工高位定向长钻孔，垂直煤壁开孔，造斜进入目标层位后，走平，继续钻进主孔，至距切眼30-50m处终孔；

S2：在所述主孔内朝向煤层依次开钻若干个分支孔，分支孔依次贯穿裂隙带、冒落带、煤层；

S3：一组梳状瓦斯抽采钻孔施工完成后，使用封孔材料封孔，封孔段长度≥12m，抽采管连接抽采系统，进行下一组梳状瓦斯抽采钻孔施工。

进一步地，所述主孔的目标层位位于顶板裂隙带内，在5~10倍采高之间。

进一步地，若干个所述主孔的目标层位呈拱形，回采工作面中部主孔层位高，回采工作面两侧主孔层位低，相邻的主孔之间的层位落差在1-2m之间。

进一步地，所述主孔的开孔位置距离底板1.5m以上，倾角15°以上。

进一步地，在所述回风巷中，横向每隔10米布置一个主孔。

进一步地，在所述主孔上间隔30~50m开一个分支孔。

进一步地，步骤S2中：所述分支孔开孔为前进式开分支，钻进一段30~50m的主孔，向煤层中开一个分支孔，分支孔钻到位后，钻头退回至主孔内，继续钻进主孔，主孔继续钻进30~50m，开下一个分支孔，直至主孔终孔，退钻。

进一步地，步骤S2中：所述分支孔开孔为后退式开分支，完成主孔钻进后，在退钻过程中，每隔30~50m向煤层中开一个分支孔，分支孔钻到位后，继续在主孔中退钻30~50m，开下一个分支孔，直至完成所有分支孔，退钻。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法，利用分支孔覆盖裂隙带、冒落带、煤层等多个层位，既可以抽采煤层瓦斯，也可以抽采采空区瓦斯，回采前期抽采煤层中瓦斯，回采过程中抽采上隅角瓦斯，回采过后抽采采空区残余瓦斯，大大提高钻孔的利用率，降低钻孔失效的风险，达到“一孔两用”全时段瓦斯抽采效果。

附图说明

图1为高位梳状钻孔及分支孔剖面示意图。

图2为拱型主孔布置层位示意图。

图中：1-采区回风巷；2-煤层；3-回采工作面；4-采空区；5-主孔；6-分支孔；7-冒落带与裂隙带分界线；8-主孔目标层位；9-回采工作面进风顺槽；10-回采工作面回风顺槽；11-主孔布置层位。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1；

一种“一孔两用”瓦斯抽采钻孔布置方法，在与回采工作面3平行的采区回风巷1中施工若干组梳状瓦斯抽采钻孔，若干组梳状瓦斯抽采钻孔覆盖整个回采工作面3宽度；钻进梳状瓦斯抽采钻孔，包括以下步骤：

第一步，主孔5钻进；使用千米定向钻机在与回采工作面3平行的采区回风巷1中打钻施工，开孔位置垂直于煤壁，开孔位置距离巷道底板不低于1.5m，倾角不低于15°，大角度向顶板开钻，造斜钻进主孔5，到达目标层位后，转为水平钻进，目标层位为顶板裂隙带中，5~10倍采高之间；沿回采工作面3走向一直钻进至距切眼30-50m处终孔。

第二步，采用后退式开分支；完成主孔5钻进后，在退钻过程中，每隔30~50m，调整孔底马达的工具面向角（弯角1.5°），侧钻向煤层5方向开分支孔6，分支孔6先后贯穿裂隙带、冒落带、煤层等层位，分支孔6钻到位后，继续在主孔5中退钻30~50m，侧钻开下一个分支孔6，一直到完成所有分支孔6，退钻。分支孔6畅通瓦斯流动通道，回采前期抽采煤层中瓦斯，回采过程中抽采上隅角瓦斯，回采过后抽采采空区残余瓦斯，实现全时段瓦斯抽采。

第三步，重复第一步和第二步完成其余梳状瓦斯抽采钻孔；横向每隔10米布置一个主孔5；根据顶板塌陷规律，即顶板中部最先开始垮塌，若干个主孔5的目标层位呈拱形，回采工作面中部层位高，回采工作面两侧层位低，相邻的主孔5之间的层位落差在1-2m之间。

实施例2；

在本实施例中，分支孔6钻进采用前进式开分支，就是钻进一段30~50m的主孔5，调整孔底马达（弯角1.5°）工具面向角，侧钻向煤层2方向开分支孔6，分支孔6钻进到位后，退回至主孔分支点位置处，主孔5继续钻进30~50m，开下一个分支孔6，直至主孔5终孔，退钻。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。