一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法技术

本发明专利技术涉及一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法，属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域。该方法包括：S1：布置定向长钻孔及梳状分支孔；S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；S4：分段水力压裂首采层及途经煤层；S5：协调高效抽采开采层和邻近层瓦斯。本发明专利技术在煤层开采之前利用开拓巷道采用定向长钻孔结合梳状分支孔分段水力压裂技术，实现开采层采掘过程中对开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采，从源头上降低瓦斯危害，对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故、降低抽采工程量和成本、提高瓦斯抽采效率、高效抽采和高效防突均具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法


[0001]本专利技术属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域，涉及一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法。

技术介绍

[0002]煤矿煤与瓦斯突出(简称“突出”)灾害严重影响了煤矿的安全生产。众所周知，保护层开采作为防突的重要手段被广泛应用，但部分煤层为近距离煤层群，彼此之间层间距小于20m，较近者仅有3～5m，不但不具备保护层开采条件，而且当某一煤层采掘过程中，受邻近层影响容易出现误揭煤层和瓦斯超限等事故。其次，目前距离较近的开采层和邻近层的防突和瓦斯超限防治，主要利用空间关系布置多条煤、岩巷(如淮南矿区一个工作面布置了6条巷道)和众多抽采钻孔(顺层钻孔、穿层钻孔、定向长钻孔等)进行瓦斯抽采，这些方法虽然起到了一定作用，但存在抽采工程量大成本高、抽采难度大效率低(钻孔易变形垮塌)等问题，严重制约了煤矿的安全高效生产。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法，针对近距离煤层群容易引发事故、抽采工程量大成本高、抽采难度大效率低等问题，采用定向长钻孔结合梳状分支孔分段水力压裂技术，实现开采层采掘过程中对开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采，从源头上降低瓦斯危害(即在煤层开采之前利用开拓巷道超前、高效抽采瓦斯)，对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故，降低抽采工程量和成本，提高瓦斯抽采效率、高效抽采和高效防突均具有重要意义。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法，包括以下步骤：
[0006]S1：布置定向长钻孔及梳状分支孔；
[0007]S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；
[0008]S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；
[0009]S4：分段水力压裂首采层及途经煤层；
[0010]S5：协调高效抽采开采层和邻近层瓦斯。
[0011]进一步，步骤S1中，所述定向长钻孔布置在同一组近距离煤层群最浅部煤层顶板裂隙带的上部坚硬岩层中。
[0012]进一步，步骤S1中，所述梳状分支孔具有明显的导向作用，且具有同时高效抽采开采层和邻近层瓦斯的作用，梳状分支孔终孔位置布置在首采层底板下方岩层1m处。
[0013]进一步，步骤S2中，计算梳状分支孔施工参数，表达式为：
[0014]X
n
＝Y
n
＝(X
12
÷
K
n1
)
0.5
×
K
y
÷
i
0.5
[0015]其中，X
n
、Y
n
分别为第n层煤层梳状分支孔走向施工间距、倾向施工排距，即第n层煤层走向、倾向压裂范围；X1为单一煤层走向水力压裂范围，K
n1
为n层煤层梳状分支孔煤层厚
度影响系数；K
y
为岩体能量消耗系数；i为一次水力压裂段之间梳状分支孔个数。
[0016]进一步，步骤S2中，所述梳状分支孔煤层厚度影响系数K
n1
的计算公式为：
[0017]K
n1
＝Z
n
/Z1＝(X1*Y1)/(X
n
*Y
n
*i)＝X
12
/(X
n2
*i)
[0018]其中，Z1、Z
n
分别为单一煤层、第1层至第n层煤层的煤层厚度之和，Y1为单一煤层倾向水力压裂范围。
[0019]进一步，步骤S2中，定向长钻孔倾向施工排距和梳状分支孔倾向施工排距相同。
[0020]进一步，步骤S4具体包括：对首采层及途经煤层的多个梳状分支孔进行水力压裂，，增加了开采煤层及途经煤层的透气性。
[0021]进一步，步骤S5中，开采同一组近距离煤层群的最浅部煤层时，可实现协调高效预抽开采层瓦斯和卸压抽采所有下伏邻近层瓦斯。开采同一组近距离煤层群的最深部煤层时，可实现协调高效预抽开采层瓦斯和卸压抽采所有上覆邻近层瓦斯。开采同一组近距离煤层群的最浅部和最深部之间煤层时，可实现协调高效预抽开采层瓦斯和卸压抽采所有下伏邻近层和上覆邻近层瓦斯。
[0022]本专利技术的有益效果在于：本专利技术从源头上降低瓦斯危害，在煤层开采之前利用开拓巷道采用定向长钻孔结合梳状分支孔分段水力压裂技术，实现开采层采掘过程中对开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采；对近距离煤层群防止误揭煤层和瓦斯超限事故、降低抽采工程量和成本、提高瓦斯抽采效率、高效抽采及高效防突均具有重要意义。
[0023]本专利技术的其他优点、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，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0025]图1为本专利技术近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法流程图；
[0026]图2为定向长钻孔及梳状分支孔施工参数计算平面示意图；
[0027]图3为定向长钻孔及梳状分支孔施工参数计算剖面示意图；
[0028]图4为首采层为第2层水力压裂工艺示意图；
[0029]图5为首采层为第1层定向长钻孔及梳状分支孔布置示意图；
[0030]图6为首采层为第n层定向长钻孔及梳状分支孔布置示意图。
[0031]附图标记：1为定向长钻孔，2为梳状分支孔，3为煤层，4为开拓上下山巷道，5为水力压裂泵组，6为前端封隔器，7为后端封隔器，8为采空区，9为裂隙带(开采后产生的)。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示
意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0034]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离煤层群开采层和邻近层瓦斯协调高效抽采方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：布置定向长钻孔及梳状分支孔；S2：计算定向长钻孔及梳状分支孔施工参数；S3：施工定向长钻孔及梳状分支孔；S4：分段水力压裂首采层及途经煤层；S5：协调高效抽采开采层和邻近层瓦斯。2.根据权利要求1所述瓦斯协调高效抽采方法，其特征在于，步骤S1中，所述定向长钻孔布置在同一组近距离煤层群最浅部煤层顶板裂隙带的上部坚硬岩层中。3.根据权利要求1所述瓦斯协调高效抽采方法，其特征在于，步骤S1中，所述梳状分支孔终孔位置布置在首采层底板下方岩层1m处。4.根据权利要求1所述瓦斯协调高效抽采方法，其特征在于，步骤S2中，计算梳状分支孔施工参数，表达式为：X
n
＝Y
n
＝(X
12
÷
K
n1
)
0.5
×
K
y
÷
i
0.5
其中，X
n
、Y
n
分别为第n层煤层梳状分支孔走向施工间距、倾向施工排距，即第n层煤层走向、倾向压裂范围；X1为单一煤层走向水力压裂范围，K
n1
为n层煤层梳状分支孔煤层厚度影响系数；K
y

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，张永将，徐遵玉，刘军，陆占金，李成成，李生舟，李思乾，徐军见，牛心刚，季飞，和林朋，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：