一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法技术

本发明专利技术提供了一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，包括有以下步骤：S1、查询数据信息绘制模型；S2、采集采空区的数据信息录入数学模型中；S3、确定好钻孔位置后，进行钻孔处理；S4、对水平孔进行扩孔、清孔及拉顶管道处理；S5、采空区进行抽采瓦斯；本发明专利技术根据工作面上覆岩层赋存结构及各岩层力学性质，结合数学模型和数值模拟方法，研究工作面回采期间上覆岩层垮落程度和裂隙带发育规律，确定水平孔的布置层位，开设L型地面井，根据研究得到的水平孔布置层位确定钻孔轨迹，按照设计轨迹钻进水平孔，消除了瓦斯超限，保证了工作面的安全回采，不需要布设井下高位定向钻孔所需要的多条水平孔，有效抽采了工作面采空区瓦斯。有效抽采了工作面采空区瓦斯。有效抽采了工作面采空区瓦斯。

【技术实现步骤摘要】
一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿抽采瓦斯领域，具体而言，涉及一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法。

技术介绍

[0002]瓦斯抽采是保证煤矿安全生产的重要措施之一。在工作面回采期间，为了保证工作面上隅角和回风巷瓦斯不超限，常采用的采空区瓦斯抽采方法包括高抽巷、高位钻孔、上隅角埋管、井下高位定向钻孔瓦斯抽采，但他们都有一定的缺点。高抽巷瓦斯抽采技术工程量较大；高位钻孔钻场施工量大，钻孔需要压茬，过钻场时瓦斯抽采效果不稳定；上隅角埋管抽采瓦斯方法在采空区瓦斯涌出量过大时，无法有效解决上隅角瓦斯超限问题；井下高位定向钻孔抽采瓦斯由于受钻场空间限制，无法施工大直径钻孔。

技术实现思路

[0003]为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，旨在改善高抽巷瓦斯抽采技术工程量较大；高位钻孔钻场施工量大，钻孔需要压茬，过钻场时瓦斯抽采效果不稳定；上隅角埋管抽采瓦斯方法在采空区瓦斯涌出量过大时，无法有效解决上隅角瓦斯超限问题；井下高位定向钻孔抽采瓦斯由于受钻场空间限制，无法施工大直径钻孔等问题。
[0004]本专利技术实施例提供了一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，包括有以下步骤：
[0005]S1、查询数据信息绘制模型：通过大数据库获取以往的历史数据，然后形成数学模型，通过数学模型有效的实现对采空区的地质模型进行建立；
[0006]S2、采集采空区的数据信息录入数学模型中：通过各类地质探测方法实现对采空区的数据信息进行获取，然后将数据信息录入到数学模型中，通过数值模拟方法实现对水平孔的位置进行模拟；
[0007]S3、确定好钻孔位置后，进行钻孔处理：首先施工地面井，地面井进入煤层顶板后，施工水平钻孔，并将其布置在回采工作面煤层顶板裂隙带内；
[0008]S4、对水平孔进行扩孔、清孔及拉顶管道处理：在水平孔导孔完成后，在地面井内将钻机的导向钻头更换为扩孔钻头，采用清孔器排入地面井内实现清孔，再向地面井内吊入新的管道；
[0009]S5、采空区进行抽采瓦斯：水平孔的水平层位于靠近回风巷一侧，约工作面倾向长度1/3位置处，即将水平孔的直径设计为244.5mm，实现水平孔进行瓦斯抽采。
[0010]在一种具体的实施方案中，所述S1中数学模型采用的是地质学数学模型，所述地质学数学模型中包括有地质成因研究的因子分析、对应分析、非线性映射分析、典型相关分析；用于研究地质空间变化趋势的趋势面分析和时间序列分析方法。
[0011]在上述实现过程中，通过地质学数学模型实现对煤矿的地质进行分析，并且通过
大数据库实现对以往的历史数据信息进行查询，有效的建立地质学数学模型，便于后续进行地质分析处理。
[0012]在一种具体的实施方案中，所述S2中的地质探测方法包括有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探，依据工作空间的不同，又分为地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探；且采用地面物探、井中物探、磁法勘探、地震勘探和放射性勘探实现对地质进行探测。
[0013]在上述实现过程中，通过不同的地质探测方法进行探测地质情况，并且将探测的采空区数据信息进行输入到地质数学模型中，便于有效的计算水平孔的位置和走向。
[0014]在一种具体的实施方案中，所述S3中的水平钻孔将水平孔精准布置在煤层顶板裂隙带内，确定水平孔的水平层位和垂直层位，通过地质学数学模型进行检测顶板裂隙带的位置，进而实现对水平孔的水平层位和垂直层位。
[0015]在上述实现过程中，通过确定水平层位和垂直层位的计算检测，精准的确定水平在煤层顶板裂隙带中的位置，并且通过地质学数学模型和采集的数据信息进行有效精准的确定。
[0016]在一种具体的实施方案中，所述S3中的钻孔在钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用钻机的导向钻头，由钻机附近的地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用钻机的导向钻头由接收井的下部向地面井的下部沿水平方向钻出导向孔，且在钻头前端安装一块封管板，封管板开有排泥孔，便于实现对钻孔泥进行排出，防止堵塞。
[0017]在上述实现过程中，通过钻孔路径和电子测向仪的实时监测，有效的实现对钻机的导向钻头进行精准的定位给进，并且通过封管板上的排泥孔实现对泥浆进行排出，防止堵塞。
[0018]在一种具体的实施方案中，所述S4中的扩孔钻头采用导向钻杆进行钻进，所述导向钻杆内布置有泥浆管，扩孔钻头上具有连通泥浆管的喷浆孔，所述管道的推进安装采用顶进设备进行动力推入，所述顶进设备包括有液压传动系统和水平设置的液压顶杆，所述液压顶杆受液压传动系统驱动向水平孔方向水平顶进。
[0019]在上述实现过程中，导向钻杆的设定可以实现对扩孔钻头进行给进，并且能够在内部设置泥浆管，便于实现对泥浆进行排出，且通过顶进设备将扩孔钻头进行给进，实现扩孔处理。
[0020]在一种具体的实施方案中，所述钻机的主拉力与所述顶进设备的辅顶力边扩孔边推进管道；在扩孔安装管道的过程中，泥土由封管板的排泥孔进入管道内，再采用清孔器排入地面井内实现清孔，并由钻机通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道大部分进入导向孔时停止钻机和顶进设备，将液压顶杆端松离管道，实现对管道进行安装固定。
[0021]在上述实现过程中，为了实现对管道进行安装，通过主拉力和辅顶力进行扩孔和推进管道，并且采用清孔器实现清孔，将泥浆进行排出，并且实现对扩孔内壁进行喷射护壁泥浆，保持管道的安装固定。
[0022]在一种具体的实施方案中，所述水平孔为了保证了瓦斯的高效抽采，随着煤层的起伏，所述水平孔与煤层起伏大致呈平行状态，即水平孔与煤层保持相同的起伏程度。
[0023]在上述实现过程中，为了防止水平孔在煤层起伏变化的时候，因为煤层的变化，造成水平孔发生挤压或者是损坏。
[0024]在一种具体的实施方案中，所述水平孔在进行钻孔的时候，因为煤层开采初期，上覆岩层裂隙发育不完全，需要降低所述水平孔距煤层顶板的高度，在距开切眼20
‑
30m的位置，所述水平孔位置应较之前的轨迹有明显的下降幅度，保证所述水平孔始终处于裂隙带内。
[0025]在上述实现过程中，为了防止上覆岩层裂隙在发育不完全的时候，造成水平孔的损坏，降低水平孔距煤层顶板的高度，使得水平孔始终处于裂隙带内。
[0026]在一种具体的实施方案中，所述水平孔进行钻进的时候，在煤层含水时，所述水平孔的整体走势应斜向下，即开切眼端低、地面井端高，防止水积在所述水平孔内，影响瓦斯抽采，且在抽采的时候，L型地面井单一大孔径水平孔抽采采空区瓦斯。
[0027]在上述实现过程中，为了防止煤层的积水留在水平孔的内部，影响瓦斯的抽采，使得水平孔倾斜向下，防止积水残留。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0029]本专利技术根据工作面上覆岩层赋存结构及各岩层力学性质，结合数学模型和数值模拟方法，研究工作面回采期间上覆岩层垮落本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，其特征在于，包括有以下步骤：S1、查询数据信息绘制模型：通过大数据库获取以往的历史数据，然后形成数学模型，通过数学模型有效的实现对采空区的地质模型进行建立；S2、采集采空区的数据信息录入数学模型中：通过各类地质探测方法实现对采空区的数据信息进行获取，然后将数据信息录入到数学模型中，通过数值模拟方法实现对水平孔的位置进行模拟；S3、确定好钻孔位置后，进行钻孔处理：首先施工地面井，地面井进入煤层顶板后，施工水平钻孔，并将其布置在回采工作面煤层顶板裂隙带内；S4、对水平孔进行扩孔、清孔及拉顶管道处理：在水平孔导孔完成后，在地面井内将钻机的导向钻头更换为扩孔钻头，采用清孔器排入地面井内实现清孔，再向地面井内吊入新的管道；S5、采空区进行抽采瓦斯：水平孔的水平层位于靠近回风巷一侧，约工作面倾向长度1/3位置处，即将水平孔的直径设计为244.5mm，实现水平孔进行瓦斯抽采。2.根据权利要求1所述的一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，其特征在于，所述S1中数学模型采用的是地质学数学模型，所述地质学数学模型中包括有地质成因研究的因子分析、对应分析、非线性映射分析、典型相关分析；用于研究地质空间变化趋势的趋势面分析和时间序列分析方法。3.根据权利要求1所述的一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，其特征在于，所述S2中的地质探测方法包括有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探，依据工作空间的不同，又分为地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探；且采用地面物探、井中物探、磁法勘探、地震勘探和放射性勘探实现对地质进行探测。4.根据权利要求1所述的一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，其特征在于，所述S3中的水平钻孔将水平孔精准布置在煤层顶板裂隙带内，确定水平孔的水平层位和垂直层位，通过地质学数学模型进行检测顶板裂隙带的位置，进而实现对水平孔的水平层位和垂直层位。5.根据权利要求1所述的一种L型地面井水平孔抽采采空区瓦斯的方法，其特征在于，所述S3中的钻孔在钻孔路径和电子测向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学良，王举文，肖青林，吕立为，李增华，刘浩，李佳辉，侯振业，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：