一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统的制作方法

1.本实用新型属于矿井瓦斯治理、通风系统优化技术领域，尤其为一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统。


背景技术：

2.对于综采工作面为u型通风系统的煤矿，为确保u型通风系统的安全运行，一般主要采取高位钻场、倾向高位钻孔采空区瓦斯治理技术措施，虽然可以实现u型通风系统安全，但是高位钻场采空区瓦斯治理措施施工过程比较繁琐，巷道工程量较大，且成本较高。
3.如何充分利用已有通风巷道，研究优化相关降低采空区瓦斯治理成本的技术措施势在必行。
4.为解决上述问题，本技术中提出一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统。


技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统，具有可对工作面回风隅角范围顶板裂隙带、冒落带的采空区瓦斯进行集中抽采，保证回风隅角处的瓦斯平稳安全，进而确保“u”型通风系统的安全的特点。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统，包括综采工作面、外圈瓦斯治理巷道和瓦斯系统，所述外圈瓦斯治理巷道开设在所述综采工作面内部并在其内壁螺栓紧固有瓦斯系统；
7.所述瓦斯系统包括有钻机、大孔径顶板高位钻孔、交叉式走向顶板中位钻孔、倾向低位钻孔、瓦斯抽放管路、抽放控制阀门和高负压抽采系统，所述钻机位于所述外圈瓦斯治理巷道中的横川位置处，并可在各所述横川间移动，并依次开设有大孔径顶板高位钻孔、交叉式走向顶板中位钻孔和倾向低位钻孔，所述大孔径顶板高位钻孔均开设在所述外圈瓦斯治理巷道中的顶板处并间隔2-3个所述横川设置，且其终孔位置均位于顶板裂缝带内，所述交叉式走向顶板中位钻孔均开设在所述外圈瓦斯治理巷道中的每个所述横川处并交叉设置，且其终孔位置均位于直接顶与老顶交界处，所述倾向低位钻孔均开设在所述外圈瓦斯治理巷道中的煤柱侧并间隔3-4个所述横川设置，且其终孔位置均位于煤层与顶板的交界处，所述大孔径顶板高位钻孔、所述交叉式走向顶板中位钻孔和所述倾向低位钻孔均安装有瓦斯抽放管路并通过抽放控制阀门与高负压抽采系统相连接。
8.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述钻机可为普钻或定向钻。
9.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述大孔径顶板高位钻孔一组为3个并均匀布置，其倾向控制范围为24米，走向控制范围为200-300米。
10.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述交
叉式走向顶板中位钻孔一组为4个并均匀布置，其倾向控制范围为24米，走向控制范围为100-140米。
11.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述倾向低位钻孔由每3-4个所述横川分为一组进行布置，且相邻两组所述横川组之间间距为10米，每个所述横川组中的所述倾向低位钻孔的间距为2米。
12.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述高负压抽采系统包括有抽采瓦斯泵、高负压抽采出气管路、压力传感器和控制器。
13.作为本实用新型一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统优选的，所述外圈瓦斯治理巷道内壁与所述瓦斯抽放管路位置相对应处均设置有固定件。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型设计新颖，结构合理，避免了顶板高位钻场巷道的施工，工作面尾部横川区域不再需要木垛支护，从而大大减少了回风隅角通道处的木垛施工，不仅降低了掘进和材料成本，而且消除了人员进入采空区后部空顶作业的安全隐患，减轻了工人劳动强度，本实用新型采取高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统后，瓦斯抽采效果明显，风排瓦斯降幅可达到50％；抽采量占区域瓦斯涌出总量的80％以上，其中高位钻孔、中位钻孔和低位钻孔平均瓦斯抽采纯量比一般可达到3:3:1，基本实现了回风隅角的瓦斯治理由“风排”向“抽采”的转变，分层立体式采空区瓦斯治理技术的成功应用从根本上杜绝了采空区通风，减少了采空区瓦斯的涌出，工作面瓦斯涌出总量降低，由于加大了抽采瓦斯量，减少了风排瓦斯量，工作面配风量得以减少，作业环境得到改善，提高了生产效率，更有利于保障安全生产。
附图说明
15.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
16.图1为本实用新型系统原理框图；
17.图2为本实用新型中的大孔径顶板高位钻孔结构示意图；
18.图3为本实用新型中的交叉式走向顶板中位钻孔结构示意图；
19.图4为本实用新型中的倾向低位钻孔结构示意图。
20.图中：
21.1、综采工作面；2、外圈瓦斯治理巷道；3、瓦斯系统；31、钻机；32、大孔径顶板高位钻孔；33、交叉式走向顶板中位钻孔；34、倾向低位钻孔；35、瓦斯抽放管路；36、抽放控制阀门；37、高负压抽采系统；100、横川。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例1
24.请参阅图1、图2、图3和图4；
25.本实施方案中：现有的主体存在为确保u型通风系统的安全运行，一般主要采取高位钻场、倾向高位钻孔采空区瓦斯治理技术措施，虽然可以实现u型通风系统安全，但是高位钻场采空区瓦斯治理措施施工过程比较繁琐，巷道工程量较大，且成本较高，如何充分利用已有通风巷道，研究优化相关降低采空区瓦斯治理成本的技术措施势在必行的问题，针对此本体，本方案中设置了瓦斯系统3。
26.进一步的：
27.结合上述内容：该道路养护材料混合装置，一种高-中-低位立体式钻孔治理采空区瓦斯系统，包括综采工作面1、外圈瓦斯治理巷道2和瓦斯系统3，其特征在于：外圈瓦斯治理巷道2开设在综采工作面1内部并在其内壁螺栓紧固有瓦斯系统3；
28.瓦斯系统3包括有钻机31、大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33、倾向低位钻孔34、瓦斯抽放管路35、抽放控制阀门36和高负压抽采系统37，钻机31位于外圈瓦斯治理巷道2中的横川100位置处，并可在各横川100间移动，并依次开设有大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33和倾向低位钻孔34，大孔径顶板高位钻孔32均开设在外圈瓦斯治理巷道2中的顶板处并间隔2-3个横川100设置，且其终孔位置均位于顶板裂缝带内，交叉式走向顶板中位钻孔33均开设在外圈瓦斯治理巷道2中的每个横川100处并交叉设置，且其终孔位置均位于直接顶与老顶交界处，倾向低位钻孔34均开设在外圈瓦斯治理巷道2中的煤柱侧并间隔3-4个横川100设置，且其终孔位置均位于煤层与顶板的交界处，大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33和倾向低位钻孔34均安装有瓦斯抽放管路35并通过抽放控制阀门36与高负压抽采系统37相连接。
29.本实施方案中：使用本装置时，通过钻机31分别开设大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33和倾向低位钻孔34，大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33和倾向低位钻孔34均安装有瓦斯抽放管路35并通过抽放控制阀门36与高负压抽采系统37相连接，通过高负压抽采系统37将大孔径顶板高位钻孔32、交叉式走向顶板中位钻孔33和倾向低位钻孔34处的瓦斯抽出，其中，大孔径顶板高位钻孔32用于对回风隅角裂隙带的采空区瓦斯进行抽放，瓦斯来源为工作面正常回采时卸压逸散瓦斯，交叉式走向顶板中位钻孔33用于对回风隅角裂隙带的采空区瓦斯进行抽放，瓦斯来源主要为初采阶段采空区瓦斯，倾向低位钻孔34用于对回风隅角冒落带的采空区瓦斯进行抽放，瓦斯来源主要为初采期间遗煤所解析瓦斯。
30.进一步而言：
31.在一个可选的实施例中：钻机31可为普钻或定向钻。
32.需要说明的是，本实施例中：不限定钻机31类型，只要能完成开孔操作并符合相关规定即可。
33.更进一步而言：
34.在一个可选的实施例中：大孔径顶板高位钻孔32一组为3个并均匀布置，其倾向控制范围为24米，走向控制范围为200-300米。
35.需要说明的是，本实施例中：对大孔径顶板高位钻孔32数量、位置和使用范围进一步做出讲解。
36.更进一步而言：
37.在一个可选的实施例中：交叉式走向顶板中位钻孔33一组为4个并均匀布置，其倾
向控制范围为24米，走向控制范围为100-140米。
38.需要说明的是，本实施例中：对交叉式走向顶板中位钻孔33数量、位置和使用范围进一步做出讲解。
39.更进一步而言：
40.在一个可选的实施例中：倾向低位钻孔34由每3-4个横川100分为一组进行布置，且相邻两组横川100组之间间距为10米，每个横川100组中的倾向低位钻孔34的间距为2米。
41.需要说明的是，本实施例中：对倾向低位钻孔34数量和位置进一步做出讲解。
42.更进一步而言：
43.在一个可选的实施例中：高负压抽采系统37包括有抽采瓦斯泵、高负压抽采出气管路、压力传感器和控制器。
44.需要说明的是，本实施例中：对高负压抽采系统37整体结构进一步做出讲解。
45.更进一步而言：
46.在一个可选的实施例中：外圈瓦斯治理巷道2内壁与瓦斯抽放管路35位置相对应处均设置有固定件。
47.需要说明的是，本实施例中：通过设置固定件便于固定瓦斯抽放管路35，便于整理且条理性强。
48.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。