[发明专利]采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法

说明书

本发明公开了一种采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法。其原理为在工作面回采前，通过在工作面回风顺槽内施工沿工作面走向的高位定向长钻孔群，使各高位钻孔的主孔段在工作面回采后形成的采空区“O”型圈裂隙带内延伸，并使下位钻孔在靠近工作面开切眼位置适当下沉，在上位钻孔施工上仰的穿层分支孔，采用各钻孔组合抽采工作面采动后导气裂隙带和卸压解吸带内瓦斯。该方法能起到降低工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度，以及抽采采空区卸压解吸带内高浓度瓦斯的双重作用，达到工作面瓦斯治理，实现瓦斯资源化回收的目的。

技术领域

本发明涉及一种瓦斯抽采方法，属于煤矿井下瓦斯治理和瓦斯抽采领域，具体涉及一种采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法。

背景技术

我国煤田地质条件复杂，易引发各类重大安全事故，其中与煤炭伴生并赋存在煤层中的瓦斯，是威胁我国煤矿安全的最大致灾因子之一。同时，瓦斯又是一种洁净、高效的能源，如果将这些瓦斯资源进行有效抽采，将会大大缓解我国能源紧张的局面。因此，无论从保证矿井安全生产还是资源利用的角度来说，都应当对煤矿瓦斯进行抽采。

煤矿开采时，由于进风流和回风流压差作用，以及含瓦斯空气的密度较小等原因，采空区涌出瓦斯易在工作面上隅角积聚，使上隅角成为采空区高浓度瓦斯集中涌出的地点。因此上隅角瓦斯治理是采煤工作面瓦斯治理的重点，也是解决工作面局部瓦斯聚集、超限和降低工作面回风瓦斯的关键。

针对工作面上隅角瓦斯聚集问题，目前多采用高抽巷、回风埋管、高位钻场顶板钻孔以及地面采动区L型井等采掘工作面或采空区瓦斯抽采技术，取得了一定的瓦斯治理效果，但也存在很多问题。高抽巷掘进工程量大，施工周期长，费用高；回风埋管的管路容易被跨落的覆岩压破，抽放效果不佳；高位钻场顶板钻孔需施工高位钻场，钻孔轨迹不可控，无法保证钻孔轨迹在裂隙带内延伸；地面采动区L型井施工难度大，成本高，施工条件受地形地貌影响。

此外，现有工作面采空区瓦斯抽采方法一般只能抽采采空区导气裂隙带内瓦斯，该部分瓦斯混合有工作面通风导入的大量空气，所抽采瓦斯难以实现资源化利用。而在导气裂隙带上方一定范围内存在卸压解吸带，该范围内以离层裂隙为主，瓦斯也得到一定程度的解吸，可沿顺层方向流动。由于穿层裂隙不发育，卸压瓦斯不能或仅有很少量可下涌到工作面，因此不为煤矿瓦斯防治所关注，但对于资源回收而言，这部分瓦斯由于几乎不受工作面通风气流的影响，浓度较高，且实测资料表明这部分岩层解吸瓦斯量较大，尤其是卸压解吸带卸压解吸带内存在煤层时，瓦斯解吸量相当可观，故从瓦斯资源化回收角度，这部分瓦斯属于优质可采资源，应借助采矿活动的影响，适时开采。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，在瓦斯抽采钻孔设计时结合考虑工作面覆岩运动破坏规律，提供一种利用定向长钻孔群抽采工作面采空区覆岩瓦斯的方法。该方法能起到降低工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度，以及抽采采空区卸压解吸带内高浓度瓦斯的双重作用，达到煤矿井下瓦斯治理，变废为宝，实现瓦斯资源化回收的目的，同时可大幅降低工作面瓦斯治理成本，缩短治理周期。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法，包括：

钻孔施工步骤，在采煤工作面回采前施工沿工作面走向的定向长钻孔群，使所述定向长钻孔群的高位钻孔主孔段延伸于工作面回采后形成的采空区“O”型圈裂隙带内；

瓦斯抽采步骤，当工作面回采影响至钻孔终孔位置时开始在孔口提供负压抽采瓦斯。

优选的，上述的一种采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法，所述定向长钻孔群的各钻孔在竖直方向上分布于工作面采空区裂隙带的不同层位上。

优选的，上述的一种采煤工作面顶板高位定向钻孔群卸压瓦斯抽采方法，所述定向长钻孔群包括：