大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法与流程

本发明属于煤矿瓦斯治理，涉及一种大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法。

背景技术：

1、定向长钻孔作为煤矿钻进工艺的新技术，主要用于在煤矿生产建设中的地质情况勘探、瓦斯抽放、水害探测与防治等领域，特别是在瓦斯抽放方面，定向长钻孔技术可以利用其技术优势对钻孔轨迹进行精准控制，确保钻孔轨迹目标层位的有效延伸，增加钻孔有效抽采长度，进一步提高瓦斯抽采效率，已成为我国煤矿瓦斯高效抽采的主要技术途径并迅速取得发展与推广。

2、根据煤矿煤层瓦斯赋存条件，研究不同布置方式下瓦斯抽采参数变化规律，形成顺层定向长钻孔科学合理布置方法和抽采评价方法，确定顺层定向长钻孔合理抽采参数，对于顺层定向长钻孔科学合理设计，进而提高煤矿治理瓦斯效果、确保安全生产十分必要。

3、影响本煤层顺层钻孔瓦斯预抽效果的主要因素除了煤层自身瓦斯含量、透气性系数等煤层赋存条件，而且取决于抽采方法与钻孔工艺参数，特别是钻孔布置间距的确定最为重要，另外还应考虑到顺层定向长钻孔进行预抽瓦斯时由于钻孔长度过长，在瓦斯气体流动沿孔长方向的负压衰减，从而影响抽采效率。因此对顺层定向长钻孔布孔间距的确定与长钻孔负压衰减规律的研究就显得尤为重要。

4、针对布孔间距问题，目前主要是根据钻孔瓦斯流量衰减规律方程，以瓦斯抽采量作为判别依据，构建本煤层瓦斯预抽钻孔布置间距的理论方程式，确定抽采钻孔的有效抽采半径，进一步合理的确定布控间距。为了得出抽采钻孔孔内负压沿孔长的分布规律，将瓦斯在抽采钻孔中的流动看成流体在圆管中的流动，应用有限元分析方法，得到各区段内沿程阻力的公式，并进一步得到了计算抽采钻孔内负压衰减的公式。

5、现有方法主要通过理论分析确定顺层定向长钻孔布孔间距与长钻孔负压衰减规律。然而，理论分析的准确性不仅取决于分析方法，还依赖于所用数据的准确性。目前采用的方法通常不能获取钻孔内不同位置处的真实数据，导致数据存在偏差，影响分析结果的准确性。由于无法获得钻孔内各个位置的实际瓦斯涌出特征参数，现有方法难以全面反映瓦斯抽采过程中实际发生的物理现象和变化规律，这给瓦斯抽采设计和施工带来了很大的不确定性和风险。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法。

2、一种大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，包括如下步骤：

3、s1、在回采工作面一侧按预定选择位置布置定向钻机施工顺层定向长钻孔，钻孔终孔贯通至回采工作面另一侧；

4、s2、在钻孔出口处拆卸定向钻头并更换为回撤钻头，回撤钻头上连接不同长度的抽采束管，通过顺层定向长钻孔钻进设备回拉回撤钻头，并利用回撤砖头将抽采束管带入钻孔内，直至回撤钻头完全回拉至钻孔开孔处，将抽采束管布置在钻孔内，抽采束管的进气口位于钻孔内，抽采束管的出气口位于钻孔外；

5、s3、抽采束管布设完成后，对钻孔开孔处进行封堵，钻孔另一端通过封孔装置进行封孔，从而在顺层定向长钻孔内形成一组不同深度的抽采束管；

6、s4、抽采束管的出气口依次连接气路切换系统、负压放水器、抽采参数监测系统以及矿井瓦斯抽采系统；利用抽采束管进行单向瓦斯抽采，同时利用抽采束管在瓦斯抽采过程中测定定向长钻孔内不同深度位置的抽采参数，实现顺层定向长钻孔内抽采特征参数的精确测定。

7、进一步，在回撤钻头上依次连接分动装置、接线装置、牵引线，抽采束管固定于牵引线上，牵引线通过接线装置与分动装置相连，分动装置用以将回撤钻头的旋转运动与接线装置分离，防止回拉时抽采束管随回撤钻头回转。

8、进一步，所述气路切换系统由连接不同抽采束管的多个阀门组成，可通过阀门开关切换不同抽采束管的启闭；所述负压放水器用于对抽采瓦斯中的水渣进行分离，保护矿井瓦斯抽采系统；所述矿井瓦斯抽采系统为瓦斯抽采提供动力，并监测瓦斯抽采参数。

9、进一步，抽采束管的进气口安装有保护罩。

10、进一步，测定的抽采参数包括瓦斯抽采负压、浓度和流量。

11、进一步，抽采束管在回拉布置过程中不能有长时间的非作用停顿。

12、本发明的有益效果在于：

13、1、本发明沿回采工作面两侧进行顺层定向长钻孔，采用“定向贯通+回拉引管”的方式快速布设抽采束管，布置方式快速，同时抽采束管沿定向长钻孔不同深度布置，直接作为监测管，对顺层定向长钻孔内不同深度处的抽采参数进行测定，实现了原位测定，数据更加准确。

14、2、本发明在回撤钻头上连接分动装置和接线装置，防止回拉时抽采束管随回撤钻头回转，确保抽采束管在布置过程中的稳定性，避免因干扰导致的数据误差。同时气路切换系统由多个阀门组成，通过阀门开关可灵活切换不同抽采束管的启闭，方便对不同深度位置的瓦斯涌出特征进行独立测定。

15、本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于：在回撤钻头上依次连接分动装置、接线装置、牵引线，抽采束管固定于牵引线上，牵引线通过接线装置与分动装置相连，分动装置用以将回撤钻头的旋转运动与接线装置分离，防止回拉时抽采束管随回撤钻头回转。

3.根据权利要求1所述的大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于：所述气路切换系统由连接不同抽采束管的多个阀门组成，可通过阀门开关切换不同抽采束管的启闭；所述负压放水器用于对抽采瓦斯中的水渣进行分离，保护矿井瓦斯抽采系统；所述矿井瓦斯抽采系统为瓦斯抽采提供动力，并监测瓦斯抽采参数。

4.根据权利要求1所述的大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于：抽采束管的进气口安装有保护罩。

5.根据权利要求1所述的大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于：测定的抽采参数包括瓦斯抽采负压、浓度和流量。

6.根据权利要求1所述的大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，其特征在于：抽采束管在回拉布置过程中不能有长时间的非作用停顿。

技术总结
本发明提供了一种大区域瓦斯治理超长钻孔瓦斯涌出特征参数原位测定方法，该方法包括布置定向钻机施工顺层定向长钻孔、回拉回撤钻头布置抽采束管、封堵钻孔、连接抽采系统并进行瓦斯抽采和参数测定。本发明沿回采工作面两侧进行顺层定向长钻孔，采用“定向贯通+回拉引管”的方式快速布设抽采束管，布置方式快速，同时抽采束管沿定向长钻孔不同深度布置，直接作为监测管，对顺层定向长钻孔内不同深度处的抽采参数进行测定，实现了原位测定，数据更加准确。

技术研发人员：张庆华,丁红,赵旭生,王建伟,陈勇
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/2