基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤礦井下鉆孔瓦斯抽采方法，具體為一種基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法。
【背景技術】
[0002]目前，絕大多數煤礦是高瓦斯或煤與瓦斯突出礦井，隨著采深增加和機械化水平提高，采空區瓦斯涌出將日趨嚴重，特別是在低透氣煤層區域，采空區瓦斯抽采將成為降低回采工作面瓦斯涌出的主要手段。
[0003]采空區瓦斯抽采主要采用鉆孔抽采、巷道抽采、埋(插)管抽采。巷道抽采法極大地增加了礦井的巖巷掘進量；埋(插)管抽采法只能解決采空區積聚瓦斯，不能抽采采空區裂隙帶瓦斯；普通鉆機施工的頂板高位走向鉆孔短，鉆進工程量大，鉆孔有效作用時間短，不能解決鉆場接替區域瓦斯涌出。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決現有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普鉆高位鉆孔抽采效果較差的問題，提供了一種基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法。
[0005]本發明是采用如下技術方案實現的:基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法，采用如下步驟:a、回采工作面通風橫川處間隔施工有若干鉆場，且相鄰兩個鉆場施工的鉆孔搭接；b、每個鉆場共施工四個鉆孔，且每個鉆孔經過工作面順槽上方，有效段位于采空區上覆巖層的裂隙帶內；C、根據定向鉆孔開孔傾角、方位角等設計參數穩固鉆機，且鉆孔施工前安裝孔口管、聯接孔口氣液分離器；d、鉆孔開始時，采用履帶式全液壓定向鉆機鉆進，開孔段采用回轉鉆進，隨后在封孔段放置封孔管，并在封孔段與封孔管之間的間隙處采用水泥注漿封孔，待封孔段水泥漿凝固后，鉆機定向鉆進至終孔，施工至終孔位置后退出鉆桿后重新進行全程擴孔；e、封孔管外端通過法蘭與蛇形管連接，蛇形管的另一端與抽放管集氣口連接；f、當工作面推過鉆孔孔底位置后，鉆孔與工作面上方的裂隙發育、瓦斯富集“O”型圈導通，進行抽放作業。
[0006]采用孔底馬達定向鉆機在回采工作面頂板巖層一定層位進行定向鉆進，在距工作面回風巷20m?40m形成多組通往采空區裂隙帶的大直徑長鉆孔，待鉆孔施工完成后，封孔并接入礦井低負壓瓦斯抽采系統，待回采工作面推進至鉆孔孔底位置后進行瓦斯抽采，克服了現有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普鉆高位鉆孔抽采效果較差的問題。
[0007]每個鉆場內的四個鉆孔在煤層頂板內沿工作面走向平行于煤層單排空布置，且鉆孔長度覆蓋工作面走向長度，每個鉆場有效段內最外側孔距工作面上順槽巷幫20m，其余三個孔的相鄰水平間距均為5m，有效段是指位于回采工作面上覆巖層裂隙帶的中上部層位，鉆孔孔徑為120mm，每組鉆孔有效段長度為400m-500m，進一步提高了抽采效果。
[0008]本發明采用的抽采方法合理可靠，可顯著降低回采工作面上隅角瓦斯濃度，提高礦井瓦斯抽采率，鉆孔抽采瓦斯濃度在50%以上，單孔抽采純量達1.5m3 /min，可長時間穩定、有效抽采采空區瓦斯，具有施工方便、便于管理且抽采濃度高、流量大的優點。
【具體實施方式】
[0009]基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法，采用如下步驟:a、回采工作面通風橫川處間隔施工有若干鉆場，且相鄰兩個鉆場施工的鉆孔搭接；b、每個鉆場共施工四個鉆孔，且每個鉆孔經過工作面順槽上方，有效段位于采空區上覆巖層的裂隙帶內；c、根據定向鉆孔開孔傾角、方位角等設計參數穩固鉆機，且鉆孔施工前安裝孔口管、聯接孔口氣液分離器；d、鉆孔開始時，采用履帶式全液壓定向鉆機鉆進，開孔段采用回轉鉆進，隨后在封孔段放置封孔管，并在封孔段與封孔管之間的間隙處采用水泥注漿封孔，待封孔段水泥漿凝固后，鉆機定向鉆進至終孔，施工至終孔位置后退出鉆桿后重新進行全程擴孔；e、封孔管外端通過法蘭與蛇形管連接，蛇形管的另一端與抽放管集氣口連接；f、當工作面推過鉆孔孔底位置后，鉆孔與工作面上方的裂隙發育、瓦斯富集“O”型圈導通，進行抽放作業。
[0010]每個鉆場內的四個鉆孔在煤層頂板內沿工作面走向平行于煤層單排空布置，且鉆孔長度覆蓋工作面走向長度，每個鉆場有效段內最外側孔距工作面上順槽巷幫20m，其余三個孔的相鄰水平間距均為5m，有效段是指位于回采工作面上覆巖層裂隙帶的中上部層位，鉆孔孔徑為120mm，每組鉆孔有效段長度為400m_500m。
[0011]具體實施過程中，鉆場的尺寸為寬X深=5mX5m，且兩幫的抹角為5m，相鄰鉆場鉆孔搭接長度不少于1m ;安裝孔口管及聯接孔口氣液分離器，便于將打鉆水通過匯流水箱導入臨時水倉；開孔段的深度不小于12m，開孔鉆具采用Φ 217mm鉆頭+Φ 73mm鉆桿；封孔采用?160mmPVC (或PE)封孔管，封孔段的深度不少于12m，孔口封堵不少于200mm ;鉆孔采用Φ96mm鉆頭+Φ73mm螺桿鉆具配合隨鉆測量裝置鉆進；擴孔采用Φ73πιπι+Φ 120mm組合鉆頭回轉鉆進；封孔管外端與Φ IlOmm聯孔管法蘭聯接，并經過Φ108_蛇形管接入Φ 280mm抽放管集氣口進行抽放。
【主權項】
1.一種基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法，其特征在于:采用如下步驟:a、回采工作面通風橫川處間隔施工有若干鉆場，且相鄰兩個鉆場施工的鉆孔搭接；b、每個鉆場共施工四個鉆孔，且每個鉆孔經過工作面順槽上方，有效段位于采空區上覆巖層的裂隙帶內；c、根據定向鉆孔開孔傾角、方位角等設計參數穩固鉆機，且鉆孔施工前安裝孔口管、聯接孔口氣液分離器；d、鉆孔開始時，采用履帶式全液壓定向鉆機鉆進，開孔段采用回轉鉆進，隨后在封孔段放置封孔管，并在封孔段與封孔管之間的間隙處采用水泥注漿封孔，待封孔段水泥漿凝固后，鉆機定向鉆進至終孔，施工至終孔位置后退出鉆桿后重新進行全程擴孔；e、封孔管外端通過法蘭與蛇形管連接，蛇形管的另一端與抽放管集氣口連接；f、當工作面推過鉆孔孔底位置后，鉆孔與工作面上方的裂隙發育、瓦斯富集“O”型圈導通，進行抽放作業。2.根據權利要求1所述的基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法，其特征在于:每個鉆場內的四個鉆孔在煤層頂板內沿工作面走向平行于煤層單排空布置，且鉆孔長度覆蓋工作面走向長度，每個鉆場有效段內最外側孔距工作面上順槽巷幫20m，其余三個孔的相鄰水平間距均為5m，有效段是指位于回采工作面上覆巖層裂隙帶的中上部層位，鉆孔孔徑為120mm，每組鉆孔有效段長度為400m_500m。
【專利摘要】本發明具體為一種基于定向鉆進的頂板高位走向大直徑長鉆孔瓦斯抽采方法，解決了現有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普鉆高位鉆孔抽采效果較差的問題。a、回采工作面通風橫川處間隔施工有若干鉆場，且相鄰兩個鉆場施工的鉆孔搭接；b、每個鉆場共施工四個鉆孔，且每個鉆孔經過工作面順槽位置處位于頂板上方；c、鉆孔施工前安裝孔口管、聯接孔口氣液分離器；d、開孔段采用回轉鉆進，隨后在封孔段放置封孔管，注漿封孔后，鉆機定向鉆進至終孔并進行全程擴孔；e、封孔管外端通過法蘭與蛇形管連接，蛇形管的另一端與抽放管集氣口連接；f、當工作面推過鉆孔孔底位置后，進行抽放作業。本發明提高礦井瓦斯抽采率，具有抽采濃度高、流量大的優點。
【IPC分類】E21B43/30, E21B33/13, E21B7/04, E21F7/00, E21B7/28
【公開號】CN104975868
【申請號】CN201510322522
【發明人】劉柏松, 徐玉勝, 王家健, 李文龍, 胡紅偉, 劉路生, 張志強, 孟強華, 曹雪芹, 徐慧芳
【申請人】山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月13日