基于U型井與定向鉆孔協同遞進抽采煤層瓦斯的方法與流程

本發明屬于礦井的安全裝置技術領域，具體涉及一種基于u型井與定向鉆孔協同遞進抽采煤層瓦斯的方法。

背景技術：

隨著當前我國國民經濟的飛速發展，對能源的需求也與日俱增。而我國是一個貧油、少氣、富煤的國家，因此煤炭長期占據著我國一次消費能源的主要地位。當前我國煤礦開采的深度逐步增加，煤與瓦斯動力災害的程度呈現出不斷攀升的態勢。我國煤炭行業普遍采用開采保護層或大面積抽采的方法實施礦井瓦斯災害的治理，隨著鉆井技術的不斷發展，已有許多礦區將地面鉆井技術應用于煤礦瓦斯災害治理，即：通過施工地面鉆井對井下高瓦斯或突出危險性煤層進行抽采。特別是，近年來u型鉆井取得重大突破，我國的晉城礦區已率先于全國采用該技術對氣產量降低的老井進行增產，并取得了較好的應用效果。大多數u型鉆井在對穿后，需對水平段進行分區壓裂，以此來提高地面鉆井抽采瓦斯的效果，由于壓裂工藝自身存在壓壞煤層頂、底板的威脅，故在回采工作面推進至該壓裂區域時，將極有可能導致回采期間頂板管理難的問題，并且壓裂施工成本高，且目前的壓裂液大多將對井下水造成污染。因此，亟需一種適宜于u型井施工，且能大面積、高效率抽采高瓦斯或突出危險性煤層瓦斯的方法。

技術實現要素：

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種基于u型井與定向鉆孔協同遞進抽采煤層瓦斯的方法，以避免抽采瓦斯施工工程量大，成本高，需壓裂施工等問題，達到施工工程量小、穩定性高、瓦斯抽采量大、抽采濃度高的效果。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于u型井與定向鉆孔協同遞進抽采煤層瓦斯的方法，包括如下步驟：

1)、規劃采區范圍，規劃回采工作面、停采線、運輸順槽、回風順槽、切眼的位置；

2)、在所述回采工作面的中部、所述運輸順槽和回風順槽之間并靠近所述回風順槽的位置向下鉆進至煤層，形成一號地面鉆井，通過一號地面鉆井對煤層瓦斯實施大面積區域預抽；

3)、待一號地面鉆井瓦斯氣體產量進入衰減期后，于所述停采線附近、靠近所述回風順槽的位置向下鉆進二號地面鉆井；當二號地面鉆井鉆進至煤層后，向所述一號地面鉆井方向進行水平鉆進以形成水平井，所述水平井鉆進至與所述一號地面鉆井連通；所述二號地面鉆井、水平井、一號地面鉆井形成u型井；

4)、所述二號地面鉆井通過所述水平井與所述一號地面鉆井連通后，繼續向所述切眼方向進行水平鉆進，使水平井延伸至所述切眼附近但不連通切眼；

5)、將篩管由所述二號地面鉆井下放至所述u型井的整個水平段，通過所述二號地面鉆井與一號地面鉆井聯合進行煤層瓦斯抽采；

6)、待煤層瓦斯含量降低為掘進允許安全標準含量后，同步實施運輸順槽及回風順槽的掘進作業；掘進運輸順槽的過程中，從所述停采線開始，每掘進一定距離在所述運輸順槽與回風順槽之間鉆進一個長距離定向鉆孔，所述長距離定向鉆孔與工作面傾向平行，并與所述水平井呈立體交叉設置；

7)、每一個長距離定向鉆孔完成后，將帶有篩孔的pe管放入至鉆孔內，然后用封孔材料將鉆孔封堵起來；煤層瓦斯進入帶有篩孔的pe管，經所述長距離定向鉆孔與所述水平井形成的破裂區進入水平井及地面鉆井，抽采至地面；

8)、掘進運輸順槽及回風順槽直至所述切眼位置，布置切眼，準備工作面回采；

9)、工作面回采過程中，隨著工作面的不斷推進，所述水平井從煤層中暴露出來時，采用聚氨酯材料對工作面前方采動影響區范圍的水平井進行封堵。

進一步，所述步驟7)中帶有篩孔的pe管其尾部設有對鉆孔進行密封的擋板。

本發明的有益效果在于：該方法可對高瓦斯或具有煤與瓦斯突出危險的煤層進行瓦斯抽采；該方法具有地面鉆井抽采煤層瓦斯所具備的抽采量大、抽采濃度高、抽采效果好的優點，又具有穩定性好、施工簡單和工程量小等優點；特別是，井下長距離定向鉆孔完畢后，隨即放入帶有篩孔的pe管與水平井形成立體交叉的格局，完全可替代井下瓦斯抽采，不僅減少了工作面瓦斯抽采管道的投入，同時也降低了煤礦瓦斯抽采泵站的規模；長距離定向鉆孔中帶有篩孔的pe管與水平井形成的立體交叉格局，位于煤層中，無需壓裂施工工藝，減少了壓裂站及壓裂液的投入，避免了壓裂液的污染，具有極高的技術與經濟性。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1-本發明實施例煤層瓦斯抽采結構布局圖；

圖2-本發明實施例u型井及定向鉆孔結構示意圖；

其中：1-一號地面鉆井；2-二號地面鉆井；3-回風順槽；4-切眼；5-運輸順槽；6-定向鉆孔；7-回采工作面；8-水平井；9-停采線。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

一種基于u型井與定向鉆孔協同遞進抽采煤層瓦斯的方法，包括如下步驟：

1)、規劃采區范圍，規劃回采工作面7、停采線9、運輸順槽5、回風順槽3、切眼4的位置；

2)、在所述回采工作面7的中部、所述運輸順槽5和回風順槽3之間、靠近所述回風順槽3的位置豎直向下鉆進至煤層，形成一號地面鉆井1，通過一號地面鉆井1對煤層瓦斯實施大面積區域預抽；

3)、待一號地面鉆井1瓦斯氣體產量進入衰減期后，于所述停采線9附近、靠近所述回風順槽3的位置豎直向下鉆進至煤層，形成二號地面鉆井2；從二號地面鉆井2的底部向所述一號地面鉆井1方向進行水平鉆進以形成水平井8，所述水平井8鉆進至與所述一號地面鉆井1的底部連通；所述二號地面鉆井2、水平井8、一號地面鉆井1形成u型井；

4)、所述二號地面鉆井2底部通過所述水平井8與所述一號地面鉆井1底部連通后，繼續向所述切眼4方向進行水平鉆進，使水平井8延伸至所述切眼4附近但不連通切眼4；

5)、將篩管由所述二號地面鉆井2下放至所述u型井的整個水平段，通過所述二號地面鉆井2與一號地面鉆井1聯合進行煤層瓦斯抽采；

6)、待煤層瓦斯含量降低為掘進允許安全標準含量后，開始實施運輸順槽及回風順槽的掘進作業，掘進運輸順槽的過程中，從所述停采線9開始，每掘進一定距離就在所述運輸順槽5與回風順槽3之間鉆進一個長距離定向鉆孔6，所述長距離定向鉆孔6與工作面傾向平行，與所述水平井8呈立體交叉設置；

7)、每一個長距離定向鉆孔6完成后，即將帶有篩孔的pe管放入至孔內，然后用封孔材料將孔封堵起來；所述帶有篩孔的pe管，在其尾部增加擋板，對其進行密封；煤層瓦斯進入帶有篩孔的pe管，經所述長距離定向鉆孔6與所述水平井8形成的破裂區進入水平井8及地面鉆井，抽采至地面；

8)、掘進運輸順槽及回風順槽直至所述切眼4位置，布置切眼4，準備工作面回采；

9)、工作面回采過程中，隨著工作面的不斷推進，所述水平井8會從煤層中暴露出來，造成水平井8與井下大氣貫通，影響瓦斯抽采效果；此時采用聚氨酯材料對工作面前方采動影響區范圍的水平井8進行封堵，可防止因工作面的推進造成水平井8與井下大氣貫通；然后利用工作面回采引起的礦壓規律，采煤與瓦斯抽采同時進行，邊采邊抽。

本方法的井下長距離定向鉆孔6中帶有篩孔的pe管與水平井8形成立體交叉的格局，完全可替代井下瓦斯抽采，不僅減少了工作面瓦斯抽采管道的投入，同時也降低了煤礦瓦斯抽采泵站的規模；長距離定向鉆孔6中帶有篩孔的pe管與水平井8形成的立體交叉格局，位于煤層中，無需壓裂施工工藝，減少了壓裂站及壓裂液的投入，避免了壓裂液的污染，具有極高的技術與經濟性。

最后需要說明的是，本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，但是本發明不限于上述的具體實施例，上述的具體實施例僅是示意性的，而不是限制性的。盡管申請人參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。