基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法.pdf

本发明具体为一种基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法，解决了现有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普钻高位钻孔抽采效果较差的问题。a、回采工作面通风横川处间隔施工有若干钻场，且相邻两个钻场施工的钻孔搭接；b、每个钻场共施工四个钻孔，且每个钻孔经过工作面顺槽位置处位于顶板上方；c、钻孔施工前安装孔口管、联接孔口气液分离器；d、开孔段采用回转钻进，随后在封孔段放置封孔管，注浆封孔后，钻机定向钻进至终孔并进行全程扩孔；e、封孔管外端通过法兰与蛇形管连接，蛇形管的另一端与抽放管集气口连接；f、当工作面推过钻孔孔底位置后，进行抽放作业。本发明提高矿井瓦斯抽采率，具有抽采浓度高、流量大的优点。

1.  一种基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于：采用如下步骤：a、回采工作面通风横川处间隔施工有若干钻场，且相邻两个钻场施工的钻孔搭接；b、每个钻场共施工四个钻孔，且每个钻孔经过工作面顺槽上方，有效段位于采空区上覆岩层的裂隙带内；c、根据定向钻孔开孔倾角、方位角等设计参数稳固钻机，且钻孔施工前安装孔口管、联接孔口气液分离器；d、钻孔开始时，采用履带式全液压定向钻机钻进，开孔段采用回转钻进，随后在封孔段放置封孔管，并在封孔段与封孔管之间的间隙处采用水泥注浆封孔，待封孔段水泥浆凝固后，钻机定向钻进至终孔，施工至终孔位置后退出钻杆后重新进行全程扩孔；e、封孔管外端通过法兰与蛇形管连接，蛇形管的另一端与抽放管集气口连接；f、当工作面推过钻孔孔底位置后，钻孔与工作面上方的裂隙发育、瓦斯富集“O”型圈导通，进行抽放作业。

2.  根据权利要求1所述的基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法，其特征在于：每个钻场内的四个钻孔在煤层顶板内沿工作面走向平行于煤层单排空布置，且钻孔长度覆盖工作面走向长度，每个钻场有效段内最外侧孔距工作面上顺槽巷帮20m，其余三个孔的相邻水平间距均为5m，有效段是指位于回采工作面上覆岩层裂隙带的中上部层位，钻孔孔径为120mm，每组钻孔有效段长度为400m-500m。

基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下钻孔瓦斯抽采方法，具体为一种基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法。
背景技术
目前，绝大多数煤矿是高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，随着采深增加和机械化水平提高，采空区瓦斯涌出将日趋严重，特别是在低透气煤层区域，采空区瓦斯抽采将成为降低回采工作面瓦斯涌出的主要手段。
采空区瓦斯抽采主要采用钻孔抽采、巷道抽采、埋（插）管抽采。巷道抽采法极大地增加了矿井的岩巷掘进量；埋（插）管抽采法只能解决采空区积聚瓦斯，不能抽采采空区裂隙带瓦斯；普通钻机施工的顶板高位走向钻孔短，钻进工程量大，钻孔有效作用时间短，不能解决钻场接替区域瓦斯涌出。
发明内容
本发明为了解决现有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普钻高位钻孔抽采效果较差的问题，提供了一种基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法，采用如下步骤：a、回采工作面通风横川处间隔施工有若干钻场，且相邻两个钻场施工的钻孔搭接；b、每个钻场共施工四个钻孔，且每个钻孔经过工作面顺槽上方，有效段位于采空区上覆岩层的裂隙带内； c、根据定向钻孔开孔倾角、方位角等设计参数稳固钻机，且钻孔施工前安装孔口管、联接孔口气液分离器；d、钻孔开始时，采用履带式全液压定向钻机钻进，开孔段采用回转钻进，随后在封孔段放置封孔管，并在封孔段与封孔管之间的间隙处采用水泥注浆封孔，待封孔段水泥浆凝固后，钻机定向钻进至终孔，施工至终孔位置后退出钻杆后重新进行全程扩孔；e、封孔管外端通过法兰与蛇形管连接，蛇形管的另一端与抽放管集气口连接；f、当工作面推过钻孔孔底位置后，钻孔与工作面上方的裂隙发育、瓦斯富集“O”型圈导通，进行抽放作业。
采用孔底马达定向钻机在回采工作面顶板岩层一定层位进行定向钻进，在距工作面回风巷20m～40m形成多组通往采空区裂隙带的大直径长钻孔，待钻孔施工完成后，封孔并接入矿井低负压瓦斯抽采系统，待回采工作面推进至钻孔孔底位置后进行瓦斯抽采，克服了现有高抽巷瓦斯抽采存在工程量大且普钻高位钻孔抽采效果较差的问题。
每个钻场内的四个钻孔在煤层顶板内沿工作面走向平行于煤层单排空布置，且钻孔长度覆盖工作面走向长度，每个钻场有效段内最外侧孔距工作面上顺槽巷帮20m，其余三个孔的相邻水平间距均为5m，有效段是指位于回采工作面上覆岩层裂隙带的中上部层位，钻孔孔径为120mm，每组钻孔有效段长度为400m-500m，进一步提高了抽采效果。
本发明采用的抽采方法合理可靠，可显著降低回采工作面上隅角瓦斯浓度，提高矿井瓦斯抽采率，钻孔抽采瓦斯浓度在50%以上，单孔抽采纯量达1.5m3/min，可长时间稳定、有效抽采采空区瓦斯，具有施工方便、便于管理且抽采浓度高、流量大的优点。
具体实施方式
基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法，采用如下步骤：a、回采工作面通风横川处间隔施工有若干钻场，且相邻两个钻场施工的钻孔搭接；b、每个钻场共施工四个钻孔，且每个钻孔经过工作面顺槽上方，有效段位于采空区上覆岩层的裂隙带内；c、根据定向钻孔开孔倾角、方位角等设计参数稳固钻机，且钻孔施工前安装孔口管、联接孔口气液分离器；d、钻孔开始时，采用履带式全液压定向钻机钻进，开孔段采用回转钻进，随后在封孔段放置封孔管，并在封孔段与封孔管之间的间隙处采用水泥注浆封孔，待封孔段水泥浆凝固后，钻机定向钻进至终孔，施工至终孔位置后退出钻杆后重新进行全程扩孔；e、封孔管外端通过法兰与蛇形管连接，蛇形管的另一端与抽放管集气口连接；f、当工作面推过钻孔孔底位置后，钻孔与工作面上方的裂隙发育、瓦斯富集“O”型圈导通，进行抽放作业。
每个钻场内的四个钻孔在煤层顶板内沿工作面走向平行于煤层单排空布置，且钻孔长度覆盖工作面走向长度，每个钻场有效段内最外侧孔距工作面上顺槽巷帮20m，其余三个孔的相邻水平间距均为5m，有效段是指位于回采工作面上覆岩层裂隙带的中上部层位，钻孔孔径为120mm，每组钻孔有效段长度为400m-500m。
具体实施过程中，钻场的尺寸为宽×深=5m×5m，且两帮的抹角为5m，相邻钻场钻孔搭接长度不少于10m；安装孔口管及联接孔口气液分离器，便于将打钻水通过汇流水箱导入临时水仓；开孔段的深度不小于12m，开孔钻具采用Φ217mm钻头+Φ73mm钻杆；封孔采用Φ160mmPVC（或PE）封孔管，封孔段的深度不少于12m，孔口封堵不少于200mm；钻孔采用Φ96mm钻头+Φ73mm螺杆钻具配合随钻测量装置钻进；扩孔采用Φ73mm+Φ120mm组合钻头回转钻进；封孔管外端与Φ110mm联孔管法兰联接，并经过Φ108mm蛇形管接入Φ280mm抽放管集气口进行抽放。