一种底抽岩巷千米定向长钻孔替代中部底抽岩巷的方法与流程

本发明涉及一种煤矿井下煤层长钻孔瓦斯抽采方法，适用于含瓦斯煤层的高瓦斯与煤与瓦斯突出矿井，具体为一种底抽岩巷千米定向长钻孔替代中部底抽岩巷的方法。

背景技术：

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，为安全开采井田范围内的煤体，采取了地面钻井预抽采、保护层开采、区域递进式抽采、高抽岩巷开采、底抽岩巷开采等区域性瓦斯治理措施，在有效降低预开采煤体瓦斯含量和瓦斯压力的同时，消除煤与瓦斯突出危险性，保障在煤层内进行采掘活动时人员的安全。

目前，煤与瓦斯突出矿井必须按国家规定采取相应的区域瓦斯防治措施，上述所提到的钻井预抽采、保护层开采、区域递进式抽采等为煤层开拓前所实施，高抽岩巷开采、底抽岩巷为巷道开拓工程实施前，保障工作面安全回采的开拓前所实施。高抽岩巷主要目的为在提高工作面回采进度时，有效消除工作面采空区及顶板裂隙带瓦斯所设，底抽岩巷为保障工作面顺槽在开采煤层中掘进时的安全，在抽巷岩巷内施工上向穿层钻孔，提前对预开拓的煤巷进行抽采，消除其突出危险性。但部分高瓦斯或突出矿井因煤层透气性差、瓦斯含量高等原因，在实施以上区域措施的基础上，为保障工作面回采期间的安全，仍需在工作面进回风顺槽的中部煤体下方，施工中部底抽岩巷，以保证工作面回采前，提前对工作面煤体进行全方位预抽。此中部底抽岩巷的施工，虽最大限度解决了在两顺槽巷道施工对抽钻孔时存在的抽采空白区、施工穿层钻孔避免钻孔塌孔、抽采衰减系数大等抽采难题，但存在施工成本居高不下，工期长、加剧矿井采掘抽衔接紧张等问题。

技术实现要素：

为了缓解上述的部分高瓦斯、突出矿井因煤层松软导致本煤层钻孔施工及成孔困难、煤层透气性差等问题而不得不在回采工作面下部施工中部底抽岩巷导致的工程量和投资成本巨大的问题，本发明提供了一种底抽岩巷千米定向长钻孔替代中部底抽岩巷的方法，该方法是在煤矿井下施工顺槽底抽岩巷掩护回采工作面顺槽巷道掘进的同时，在该顺槽底抽岩巷施工穿层千米定向长钻孔提前对回采面煤体进行预抽，达到节省施工一条回采面中部底抽岩巷的目的，该技术工艺可充分提高顺槽底抽岩巷的利用效率，用穿层千米定向长钻孔对回采工作面的煤体提前预抽，具有钻孔施工进度快、成孔质量好、抽采效率高等优势，对部分开采松软低透气性煤层的高瓦斯、突出矿井瓦斯高效抽采和防治瓦斯具有重大现实意义。

为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：一种底抽岩巷千米定向长钻孔替代中部底抽岩巷的方法，是利用高瓦斯、突出矿井普遍施工有顺槽底抽岩巷掩护回采工作面顺槽巷道和备用回采面顺槽巷道掘进的施工方式，在所述顺槽底抽岩巷施工普通穿层钻孔预抽顺槽煤巷前方的煤体，在施工所述的回采工作面顺槽巷道和备用回采面顺槽巷道之前，超前施工所述顺槽底抽岩巷，就是在回采工作面计划掘进的一条顺槽巷道和与其相邻备用工作面计划掘进的一条顺槽巷道之间中下部的岩层中，提前施工一条顺槽底抽岩巷，在所述顺槽底抽岩巷内开掘钻场，在所述钻场内施工穿层千米定向长钻孔，预先抽采上部开采煤层的工作面的瓦斯。

进一步的，所述顺槽底抽岩巷的水平层位布置在回采工作面顺槽巷道和与其相邻的备用工作面顺槽巷道之间，顺槽底抽岩巷垂直层位布置在开采煤层的巷道底板下方且距巷道底板不小于5m的岩层位置，并考虑顺槽底抽岩巷顶板性能、施工穿层钻孔的难易程度而定。

进一步的，在所述顺槽底抽岩巷内施工普通穿层钻孔抽采上方煤巷瓦斯的同时，在所述顺槽底抽岩巷内开掘有多个钻场，在所述钻场内用千米钻机施工穿层千米定向长钻孔，相邻钻场的间距为200~400m。

进一步的，在所述顺槽底抽岩巷内施工的穿层千米定向长钻孔，以一定的仰角由开采煤层的底板向顶板方向施工，穿层千米定向长钻孔的主孔长度为400~600m，在每个所述的钻场内施工5~7个穿层千米定向长钻孔，所述每个穿层千米定向长钻孔设置有多个分支孔，实现一个穿层千米定向长钻孔在开采煤层内多个不同水平层位、不同垂直层位施工，所述的穿层千米定向长钻孔立体呈现梳状。

进一步的，所述穿层千米定向长钻孔在回采工作面顺槽巷道两侧的顺槽底抽岩巷内同时相向施工，所述回采工作面顺槽巷道两侧的钻场同步或相继布置，所述穿层千米定向长钻孔的直径为94~250mm，其主孔沿开采煤层的走向、分支孔由垂直方向上沿所述主孔两侧的顶底板方向布置，且主孔两侧的分支孔水平方向错位5~10m。

本发明的工作原理是：通过常规技术对开采煤层底板岩性的力学性能测定、数值模拟分析、穿层钻孔施工及底抽巷顶板维护难易程度等因素综合考察，确定最佳顺槽底抽岩巷的垂直层位。穿层千米定向长钻孔施工结合千米钻机现有的定向轨迹跟踪系统，实现对穿层千米定向长钻孔的主孔及分支孔的准确定位和坐标管理，并与另一条顺槽底抽岩巷的穿层千米定向长钻孔的坐标位置相结合，实现两条顺槽底抽岩巷内的穿层千米定向长钻孔交叉互通，并与普通穿层钻孔相结合，实现工作面全方位、多源头立体抽采，借以替代工作面中部底抽岩巷，实现工作面抽采达标和安全回采的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

（1）可在顺槽底抽岩巷施工及普通钻机穿层钻孔抽采煤巷顺槽煤体的同时，使用千米钻机施工由底板向顶板方向的穿层千米定向长钻孔，实现进一步超前预抽，延长了抽采时间。

（2）由顺槽底抽岩巷施工穿层千米定向长钻孔预抽工作面煤体，穿层千米定向长钻孔由开采煤层底板向顶板施工，排水排渣方便，由岩层向煤层方向施工，成孔质量好，钻孔施工效率高。

（3）顺槽底抽岩巷施工的穿层千米定向长钻孔，在顺槽底抽巷和穿层千米定向长钻孔施工采掘应力影响下，工作面煤体卸压增透，煤层透气性显著增长，抽采效率高。

（4）施工的顺槽底抽岩巷穿层千米定向长钻孔，在工作面两侧的顺槽底抽岩巷同时相向施工，在煤层中呈交叉状并达到相互增透效果，实现工作面煤体抽采全覆盖，煤体透气性进一步增大。

（5）在所述顺槽底抽岩巷施工的普通穿层钻孔对穿层千米定向长钻孔进行有效补充，在顺槽底抽岩巷和穿层千米定向长钻孔采动影响下，普通穿层钻孔抽采效果会进一步增大。

总之，顺槽底抽巷施工穿层千米定向长钻孔对工作面提前预抽，达到节省施工一条工作面中部底抽岩巷的目的，工作面开采经济成本、时间成本节省巨大，矿井的抽掘采衔接紧张局面可大大缓解，同时实现工作面煤体全方面立体抽采，根本上消除了工作面开采期间的突出危险性和瓦斯涌出量，保障了矿井安全高效生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述的底抽岩巷千米定向长钻孔俯视结构示意图。

图2是图1的a-a向截面结构示意图。

图中：1-顺槽底抽岩巷，2-回采工作面顺槽巷道，3-备用回采面顺槽巷道，4-穿层千米定向长钻孔，5-钻场，6-开采煤层，7-岩层，8-普通穿层钻孔。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1-2所示，一种底抽岩巷千米定向长钻孔替代中部底抽岩巷的方法，是利用高瓦斯、突出矿井普遍施工有顺槽底抽岩巷1掩护回采工作面顺槽巷道2和备用回采面顺槽巷道3掘进的施工方式，在所述顺槽底抽岩巷1施工普通穿层钻孔8预抽煤巷前方的煤体，在施工所述的回采工作面顺槽巷道2和备用回采面顺槽巷道3之前，超前施工所述顺槽底抽岩巷1，就是在回采工作面计划掘进的一条顺槽巷道和与其相邻备用工作面计划掘进的一条顺槽巷道之间中下部的岩层中，提前施工一条顺槽底抽岩巷1，在所述顺槽底抽岩巷1内开掘钻场5，在所述钻场5内施工穿层千米定向长钻孔4，预先抽采上部开采煤层6的工作面的瓦斯。

所述顺槽底抽岩巷1的水平层位布置在回采工作面顺槽巷道2和与其相邻的备用工作面顺槽巷道3之间，顺槽底抽岩巷1垂直层位布置在开采煤层6的巷道底板下方且距巷道底板不小于5m的岩层7位置。

在所述顺槽底抽岩巷1内施工普通穿层钻孔8抽采上方煤巷瓦斯的同时，在所述顺槽底抽岩巷1内开掘有多个钻场5，在所述钻场5内用千米钻机施工穿层千米定向长钻孔4，相邻钻场5的间距为300m。

在所述顺槽底抽岩巷1内施工的穿层千米定向长钻孔4，以一定的仰角由开采煤层6的底板向顶板方向施工，所述穿层千米定向长钻孔4的主孔长度为500m，在每个所述的钻场内施工6个穿层千米定向长钻孔4，所述每个穿层千米定向长钻孔4设置有多个分支孔，实现一个穿层千米定向长钻孔4在开采煤层6内多个不同水平层位、不同垂直层位施工，所述的穿层千米定向长钻孔4立体呈现梳状。

进一步的，所述穿层千米定向长钻孔4在回采工作面顺槽巷道2两侧的顺槽底抽岩巷1内同时相向施工，所述回采工作面顺槽巷道2两侧的钻场5同步或相继布置，所述穿层千米定向长钻孔4的直径为200mm，其主孔沿开采煤层6的走向、分支孔由垂直方向上沿所述主孔两侧的顶底板方向布置，且主孔两侧的分支孔水平方向错位8m。

本发明的工作原理是：通过常规技术对开采煤层6底板岩性的力学性能测定、数值模拟分析、穿层钻孔施工及底抽巷顶板维护难易程度等因素综合考察，确定最佳顺槽底抽岩巷1的垂直层位。穿层千米定向长钻孔4施工结合千米钻机现有的定向轨迹跟踪系统，实现对穿层千米定向长钻孔4的主孔及分支孔的准确定位和坐标管理，并与另一条顺槽底抽岩巷1的穿层千米定向长钻孔4的坐标位置相结合，实现两条顺槽底抽岩巷1内的穿层千米定向长钻孔4交叉互通，并与普通穿层钻孔8相结合，实现工作面全方位、多源头立体抽采，借以替代工作面中部底抽岩巷，实现工作面抽采达标和安全回采的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。