[发明专利]一种掘进工作面顺层孔高压水力造穴瓦斯抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，具体为一种掘进工作面顺层孔高压水利造穴瓦斯抽采方法。

背景技术

我国含煤地层多以侏罗纪和石炭二叠纪为主，大多数煤层属于低透气性松软煤层，许多矿区发生多期隆起、坳陷、褶皱和断裂等活动，在构造挤压和剪切应力作用下地质条件异常复杂，在部分煤质较硬矿区也存在局部结构破坏而形成构造煤发育，表现为煤质松软、煤层渗透性差，原始煤体瓦斯抽采困难。我国含煤地层多以煤层群条件赋存，随开采强度的增加逐年向深部延伸，进入深部开采后上下煤层逐渐都升级为高突煤层，失去保护层开采条件，深部高地应力和瓦斯压力致使煤岩动力和瓦斯灾害更加严重。根据《防突规定》，对于高瓦斯与突出煤层，在开采前需要采取区域性瓦斯防治措施，降低煤层瓦斯含量消除其突出危险性，保护层开采和预抽煤层瓦斯是最经济有效的区域性瓦斯治理措施，不具备保护层开采条件的矿区或矿井必须选用底板或顶板岩巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施，保证煤层掘进时的安全性。考虑到我国松软高突煤层一般具有煤体结构松软、透气性差、瓦斯含量高压力大、瓦斯抽采难度大和高瓦斯灾害危险程度高等特殊条件，穿层钻孔钻进过程易出现喷孔、抱钻、顶钻等事故，钻杆退出后钻孔难以维持，易出现塌孔、堵孔现象瓦斯抽采效果差；且开挖底抽巷消耗大量的财力、物力，工期长，不利于煤矿开采要求。

在采煤时，需要在煤层中掘进巷道进行通风，划分采煤工作面。而在煤层中掘进巷道，由于底抽巷瓦斯抽放孔存在塌孔、堵孔现象，煤层中瓦斯浓度难以达到可开采的安全程度，现场施工时，为了保证在煤层中掘进工作面施工的安全性，还需进行超前探孔施工，目的是为了探明未掘煤层中是否有瓦斯包，此工作与底抽巷重复，但必须做，若能在煤层掘进时通过超前探孔将煤层中瓦斯浓度降低到可开采的程度，可为煤矿节约大量的人、物力，能够有效地降低煤碳开采成本。2015年4月7日国家知识产权局公开了名称为“岩巷穿层钻孔高压水力造穴瓦斯抽采方法”的发明专利，专利号为201510162130.X，该专利提出采用钻冲压一体化装备在松软高突煤层的岩巷内进行上向或下向的穿层钻孔施工，同时仍需开采水平钻孔进行煤层的抽放及开采，这种传统方法对煤层的开采效率并没有实质性的提高。因此，整体来讲，这种传统方法虽然改善了煤层的渗透性，增加了瓦斯抽采量，但为之付出的经济成本巨大，并不适合现代煤层高速开采的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种在能满足煤矿高速开采需要的同时，取消了煤层上向或下向穿层钻孔的施工步骤，摒弃了传统公知的瓦斯抽采方法，打破了本领域技术人员对瓦斯抽采方法的认知局限，极大程度节约了煤矿开采的经济成本，提高效率。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种掘进工作面顺层孔高压水力造穴瓦斯抽采方法，在松软高突煤层的掘进工作面内施工钻孔，并通过水力射流冲孔的方法在煤层内构建洞穴，在洞穴周围形成裂隙扩展区，改善煤层渗透性且提高瓦斯抽采效率，所施工的钻孔为水平钻孔。

所述水力造穴卸压增透的煤层为松软高突煤层且煤层为中厚煤层。

所述水力造穴过程反复采用水力射流冲孔方法在一个钻孔中形成多个洞穴。

传统上的煤层瓦斯抽采方法中，由于煤层开采存在诸多的危险性及不确定性，开采前的瓦斯抽采施工要求极其严格，特别是针对松软高突的中厚煤层，出于施工安全的考虑，除了需要在本煤层掘进工作面内进行水平钻孔抽采施工外，对掘进工作面的上向或下向煤层进行穿层钻孔抽采施工也是必不可缺的措施，并且煤层上向或下向的穿层钻孔抽采和煤层掘进面的水平钻孔抽采是同时施工进行的，这样能在最大程度上降低煤层中瓦斯含量，确保开采施工的安全，这种施工方式是本领域技术以及工作人员普遍认可的常识性施工办法；

另外，由于煤层开采的危险性及不确定性，本领域技术人员很难进行其他瓦斯抽采方法的实际实验测试，所以在传统瓦斯抽采方法中，本领域技术人员不可能在存在重大安全隐患的情况下以实验的方式贸然取消煤层上向或下向的穿层钻孔抽采施工，故出于安全的考虑，在本领域中，只在煤层中施工水平钻孔的瓦斯抽采方法从未得到过尝试与实现。

有益效果：针对现有问题，本发明具有以下有益效果：