煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法技术

本发明专利技术涉及一种煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法，属于煤矿采空区瓦斯治理领域。包括步骤S1、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的主孔；S2、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的分支孔；S3、接入抽采管路进行瓦斯抽采。本方案采用煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔技术，解决了现有瓦斯治理方法不能全覆盖、立体、超前、全时空抽采顶板裂隙带瓦斯等技术难题，实现了一孔多用、全覆盖、立体、超前、全时空、高效抽采顶板裂隙带瓦斯，降低了采空区瓦斯治理工程量和成本。瓦斯治理工程量和成本。瓦斯治理工程量和成本。

【技术实现步骤摘要】
煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法


[0001]本专利技术属于煤矿采空区瓦斯治理领域，具体涉及一种煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采深度和强度的增加，煤矿的采煤工作面瓦斯涌出量增大，采面工作面上顶板裂隙带的瓦斯治理难度也进一步加大。目前煤矿采面工作面顶板裂隙带的瓦斯治理主要采用高抽巷、顶板走向长钻孔抽采等方法。高抽巷治理瓦斯效果较为显著，但掘进成本大、施工时间长，并需要超前回采工作面施工，严重影响了矿井的采掘接替。顶板走向长钻孔抽采治理采空区瓦斯，施工组织较为灵活，但施工钻孔工程量较大，瓦斯治理效果较差，有时滞后于工作面回采且不能连续、高效治理顶板裂隙带瓦斯。总体来讲，两种方法抽采顶板裂隙带瓦斯的范围相对较小，未能实现全覆盖、立体、超前、全时空抽采顶板裂隙带瓦斯。

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煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法，以解决现有顶板裂隙带瓦斯治理方法存在的问题和不足。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法，包括以下步骤：S1、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的主孔5；S2、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的分支孔；S3、接入抽采管路13进行瓦斯抽采；
[0006]步骤S1中，在煤层倾向方向上，主孔5布置在工作面回采后的卸压区的正中间，其以回采工作面回风巷3靠近回采侧的下帮煤壁为界、并间隔L1距离为最优施工位置，该L1的计算公式为：
[0007]L1＝[Y/3
‑
h/tan(α+β)]÷
2；
[0008]式中：L1为主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置，单位为m；α为煤层倾角，单位为
°
；β为顶板覆岩卸压角，单位为
°
；Y为回采工作面切眼的宽度，单位为m；h为主孔与煤层顶板间的铅直距离，单位为m；
[0009]在煤层铅直方向上，主孔5布置在顶板裂隙带的最顶端；
[0010]步骤S2中，煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的分支孔包括沿主孔5延伸方向交替布置的高位分支孔和低位分支孔；
[0011]高位分支孔分为回采侧高位分支孔6和煤巷侧高位分支孔7；在工作面回采方向上，回采侧高位分支孔6和煤巷侧高位分支孔7等间距、对称分布在主孔5的两侧；在煤层铅直方向上，回采侧高位分支孔6和煤巷侧高位分支孔7的终孔点高度为h
K
+0.5h
L
；式中：h
K
为垮落带的铅直高度，单位为m；h
L
为裂隙带的铅直高度，单位为m；在垂直工作面回采方向上，煤巷侧高位分支孔7的施工范围Y2要覆盖回采工作面回风巷3的瓦斯排放带，其计算公式
为：Y2≥L1+W+Y
p
；式中：W为回采工作面回风巷的宽度，单位为m；Y
p
为回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度，单位为m；
[0012]低位分支孔分为回采侧低位分支孔8和煤巷侧位分支孔9；在工作面回采方向上，回采侧低位分支孔8和煤巷侧位分支孔9等间距、对称分布在主孔5的两侧；在煤层铅直方向上，回采侧低位分支孔8和煤巷侧位分支孔9的终孔高度为h
K
；在垂直工作面回采方向上，回采侧低位分支孔8在水平方向上的投影长度为Y1，Y1应满足：Y1≥Y/3
‑
L1；煤巷侧低位分支孔9在水平方向上的投影长度为Y2，Y2≥L1+W+Y
p
。
[0013]进一步，步骤S1中，主孔5与煤层顶板间的铅直距离h＝h
K
+h
L
。
[0014]进一步，步骤S1中，主孔5施工采用大直径一次成孔技术，主孔5的长度不小于回采工作面在煤层走向方向上的长度X。
[0015]进一步，步骤S2中，高位分支孔和与之相邻的低位分支孔间的开孔间距、终孔间距均为X1，X1的取值范围为50～100m。
[0016]进一步，步骤S2中，高位分支孔和低位分支孔均包含曲线段和与曲线段相接的直线段；高位分支孔和低位分支孔上的曲线段在水平面上的投影长度均为X1，高位分支孔和低位分支孔上的直线段在水平面上的投影长度均为X1，X1的取值范围为50～100m。
[0017]进一步，前一个高位分支孔的终孔点在水平面上的投影与后一个高位分支孔的开孔点在水平面上的投影相重合。
[0018]进一步，前一个低位分支孔的终孔点在水平面上的投影与后一个低位分支孔的开孔点在水平面上的投影相重合。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]本方案采用煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔技术，解决了现有瓦斯治理方法不能全覆盖、立体、超前、全时空抽采顶板裂隙带瓦斯等技术难题，实现了一孔多用、全覆盖、立体、超前、全时空、高效抽采顶板裂隙带瓦斯，降低了采空区瓦斯治理工程量和成本。
[0021]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
[0022]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：
[0023]图1为煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法平面布置示意图；
[0024]图2为煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔在煤层倾向方向上的剖面示意图；
[0025]图3为煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔在煤层走向方向上的剖面示意图。
[0026]附图标记：
[0027]1为开拓上下山巷道，2为回采工作面运输巷，3为回采工作面回风巷，4为回采工作面切眼，5为煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的主孔，6为回采侧高位分支孔，7为煤巷侧高位分支孔，8为回采侧低位分支孔，9为煤巷侧低位分支孔，10为高位分支孔与低位分支孔控制区域投影边界线，11为煤层，12为采空区，13为抽采管路；
[0028]X为回采工作面在煤层走向方向上的长度；
[0029]X1为高位分支孔和与之相邻的低位分支孔间的开孔间距/终孔间距，高/低位分支孔上的曲线段/直线段在水平面上的投影长度；
[0030]Y为回采工作面切眼的宽度；
[0031]Y1为回采侧高位分支孔以及回采侧低位分支孔在水平方向上的投影长度；
[0032]Y2为煤巷侧高位分支孔以及煤巷侧低位分支孔在水平方向上的投影长度；
[0033]Y
p
为回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度；
[0034]L1为主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置；
[0035]W为回采工作面回风巷的宽度；
[0036]h为主孔与煤层顶板间的铅直距离；
[0037]h
K
为垮落带的铅直高度；
[0038]h...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板裂隙带瓦斯立体抽采方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的主孔(5)；S2、设计、施工煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的分支孔；S3、接入抽采管路(13)进行瓦斯抽采；步骤S1中，在煤层倾向方向上，主孔(5)布置在工作面回采后的卸压区的正中间，其以回采工作面回风巷(3)靠近回采侧的下帮煤壁为界、并间隔L1距离为最优施工位置，该L1的计算公式为：L1＝[Y/3
‑
h/tan(α+β)]
÷
2；式中：L1为主孔在煤层倾向方向上的最优施工位置，单位为m；α为煤层倾角，单位为
°
；β为顶板覆岩卸压角，单位为
°
；Y为回采工作面切眼的宽度，单位为m；h为主孔与煤层顶板间的铅直距离，单位为m；在煤层铅直方向上，主孔(5)布置在顶板裂隙带的最顶端；步骤S2中，煤层顶板裂隙带定向分支长钻孔的分支孔包括沿主孔(5)延伸方向交替布置的高位分支孔和低位分支孔；高位分支孔分为回采侧高位分支孔(6)和煤巷侧高位分支孔(7)；在工作面回采方向上，回采侧高位分支孔(6)和煤巷侧高位分支孔(7)等间距、对称分布在主孔(5)的两侧；在煤层铅直方向上，回采侧高位分支孔(6)和煤巷侧高位分支孔(7)的终孔点高度为h
K
+0.5h
L
；式中：h
K
为垮落带的铅直高度，单位为m；h
L
为裂隙带的铅直高度，单位为m；在垂直工作面回采方向上，煤巷侧高位分支孔(7)的施工范围Y2要覆盖回采工作面回风巷(3)的瓦斯排放带，其计算公式为：Y2≥L1+W+Y
p
；式中：W为回采工作面回风巷的宽度，单位为m；Y
p
为回采工作面回风巷的瓦斯排放带宽度，单位为m；低位分支孔分为回采侧低...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，孙娈娈，戴林超，季飞，陈绍祥，李帅，陈国红，袁本庆，
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：