專利名稱：煤礦瓦斯高位抽采層位的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及瓦斯安全治理技術(shù)，具體涉及一種利用鉆孔分段注水、測漏技術(shù)進(jìn)行煤礦瓦斯高位抽采層位的選擇方法。
背景技術(shù)：
煤礦瓦斯是煤礦的重大災(zāi)害之一，瓦斯抽采是解決煤礦瓦斯災(zāi)害的治本措施。自國家頒布煤礦瓦斯治理方針以來，瓦斯抽采技術(shù)日益發(fā)展。特別是采用頂板巖層走向水平長鉆孔抽采鄰近層和采空區(qū)瓦斯，這項(xiàng)經(jīng)濟(jì)可行的新技術(shù)，對于緩解煤層瓦斯治理壓力、提高瓦斯抽采效率、降低瓦斯含量超標(biāo)，起到了積極的作用。而目前嚴(yán)重限制該項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模推廣的問題是抽采鉆孔的合理布孔層位，因?yàn)槌椴摄@孔布置的層位過高，采動(dòng)裂隙不發(fā)育， 抽采難度大，效率低；抽采鉆孔布置的層位過低，易造成工作面嚴(yán)重露風(fēng)，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)巖層穩(wěn)定性差，鉆孔維護(hù)困難，有效抽采時(shí)間短，甚至無法成孔，抽采效率難以保證。因此，對于布置頂板抽采鉆孔的層位進(jìn)行合理選擇是非常必要的，直接影響著鉆孔抽采瓦斯的效果。為了最大發(fā)揮高位鉆孔瓦斯抽采的效率，必須提高高位鉆孔的孔位選準(zhǔn)確性和精度，目前常用的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)來選擇布置高位瓦斯抽采鉆孔的手段存在成本高、盲目性大和不可靠等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種煤礦瓦斯高位抽采層位的選擇方法能夠提高布置頂板抽風(fēng)鉆孔的層位的合理性，提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明本能夠改善目前針對高位瓦斯抽采布孔盲目、效率低下的情況，增加布孔精度，提高鉆孔成孔率；有利于煤層瓦斯抽采，減少對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響； 降低抽采成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)
第一步根據(jù)根據(jù)井下條件，設(shè)計(jì)探測鉆孔位置、參數(shù)及其數(shù)量，主要考慮根據(jù)井下條件選擇合適的位置施工探測鉆窩，一般選擇距離回采結(jié)束后約6個(gè)月的采空區(qū)作為探測對象，同時(shí)要保證在同一鉆窩可以探測未受采動(dòng)影響的煤層頂班及其上覆巖層的原始透水能力，保證有足夠的時(shí)間完成鉆孔施工和探測任務(wù)，保證有能夠完成探測任務(wù)所需的鉆機(jī)、電力、水壓及空間；根據(jù)鉆窩的位置、鉆機(jī)的性能以及需探測目標(biāo)的距離和方位設(shè)計(jì)探測鉆孔和對比孔的孔徑、長度、方位及仰角，一般情況下，所有鉆孔均與采空工作面回采方向垂直， 以減少鉆孔工作量，鉆孔長度需要超過用經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測的采動(dòng)裂隙帶范圍，在保證能夠穿過導(dǎo)水裂隙帶的情況下，盡量設(shè)計(jì)較大的鉆孔仰角，較少鉆孔工作量和保證探測無阻；一般最少設(shè)計(jì)2個(gè)鉆孔，一個(gè)采后探測孔、一個(gè)采前對比孔，以滿足探測和對比需要，同時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)另外兩個(gè)在傾角分別大于和小于第一個(gè)探測孔的備用采后探測孔，在第一個(gè)探測孔不能滿足要求時(shí)選擇使用。注意，一般設(shè)計(jì)所有鉆孔的仰角小于70度。合適的位置是指一側(cè)是回采結(jié)束1-12個(gè)月的采空區(qū)，一側(cè)是未回采的工作面(采區(qū))，井下鉆機(jī)能夠到達(dá)，具備鉆孔施工所需的水、電、氣條件；
第二步施工采前對比孔，完成后立即進(jìn)行漏水性檢測并記錄檢測數(shù)據(jù)，主要考慮鉆孔的不穩(wěn)定性，對于未能及時(shí)探測的鉆孔，必須在探測前通孔，保證孔內(nèi)無障礙，探測時(shí)采用倒退法，數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確記錄。第三步施工探測孔，施工完成后立即進(jìn)行漏水性檢測并記錄檢測數(shù)據(jù)，主要考慮采動(dòng)區(qū)鉆孔的不穩(wěn)定性。對于未能及時(shí)探測的鉆孔，必須在探測前通孔，保證孔內(nèi)無障礙， 探測時(shí)采用倒退法，準(zhǔn)確記錄檢測數(shù)據(jù)。第四步初步分析檢測數(shù)據(jù)，判斷是否達(dá)到檢測目的，沒有達(dá)到則重復(fù)第三步，否則進(jìn)入下一步，主要考慮探測孔檢測數(shù)據(jù)的變化范圍，如果與對比孔比較存在較長的明顯漏水段> 3米，需要考慮增大仰角重復(fù)施工探測孔并檢測和記錄數(shù)據(jù)，然后再考慮是否進(jìn)入第五步；如果與對比孔比較沒有明顯漏水段，則考慮降低仰角重新施工探測孔并檢測和記錄數(shù)據(jù)；如果與對比孔比較存在較短的明顯漏水段<3米，則可以進(jìn)入下一步。明顯漏水段是指某探測點(diǎn)采后漏水量超出采前孔對應(yīng)位置漏水量的10%，而這一點(diǎn)就是明顯漏水點(diǎn)，明顯漏水段是指有2個(gè)以上連續(xù)的明顯漏水點(diǎn)的孔段。第五步以垂直高度為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化檢測數(shù)據(jù)，對比采前對比孔和探測孔數(shù)據(jù)，以漏水量變化程度衡量采動(dòng)裂隙發(fā)育程度，主要考慮在垂直方向上統(tǒng)一檢測數(shù)據(jù)，以相對漏水量作為采動(dòng)裂隙發(fā)育程度的依據(jù)，相對漏水量越大說明采動(dòng)裂隙越發(fā)育。由于探測鉆孔和對比孔都有一定的傾角，所測數(shù)據(jù)不能用來直接對比，所以首先必須將所測數(shù)據(jù)由孔深換算到測點(diǎn)距離基點(diǎn)的垂直距離上，一般選擇安放鉆機(jī)的平臺頂面作為基點(diǎn)，以相對漏水量衡量采動(dòng)裂隙的發(fā)育程度可以避免因巖性造成的漏水假相，這里裂隙發(fā)育程度與漏水量的關(guān)系為定性關(guān)系。第六步參考具體位置的巖性、冒落帶高度和第五步得到的采動(dòng)裂隙發(fā)育高度確定最佳高位瓦斯抽采層段，此層段為冒落帶以上至采動(dòng)裂隙發(fā)育高度以內(nèi)的所有巖層段， 在此層段內(nèi)選擇最靠近冒落帶的硬巖層(如砂巖等)作為理想層位。本發(fā)明根據(jù)原分段注水、分段測漏技術(shù)的功能性開發(fā)，借助原技術(shù)的快捷、高精度和成本低的優(yōu)勢，為煤礦高位瓦斯抽放布孔選層提供了直接的依據(jù)，使高位瓦斯抽放更加高效，提高抽放效率的同時(shí)降低的布孔的盲目性和抽放成本。該方法實(shí)用性強(qiáng)，原理簡單， 易于掌握和利用。
權(quán)利要求
1.煤礦瓦斯高位抽采層位的選擇方法，其特征在于通過以下步驟實(shí)現(xiàn) 第一步根據(jù)井下條件，設(shè)計(jì)探測鉆孔位置、參數(shù)及其數(shù)量根據(jù)井下條件選擇合適的位置施工探測鉆窩，選擇距離回采結(jié)束后6-12個(gè)月的采空區(qū)作為探測對象，最少設(shè)計(jì)2個(gè)鉆孔，一個(gè)采后探測孔、一個(gè)采前對比孔，同時(shí)設(shè)計(jì)另外兩個(gè)在傾角分別大于和小于第一個(gè)采后探測孔的備用采后探測孔，所有鉆孔的仰角小于70度；第二步施工采前對比孔，完成后立即進(jìn)行漏水性檢測并記錄檢測數(shù)據(jù)； 第三步施工采后探測孔，施工完成后立即進(jìn)行漏水性檢測并記錄檢測數(shù)據(jù)； 第四步初步分析檢測數(shù)據(jù)，判斷是否達(dá)到檢測目的，采后探測孔檢測數(shù)據(jù)的變化范圍，如果與采前對比孔比較存在明顯漏水段，且漏水段長度> 3米，則增大鉆孔的仰角重復(fù)施工采后探測孔并檢測和記錄數(shù)據(jù)，再重新檢測；如果與采前比孔比較沒有明顯漏水段，則降低鉆孔的仰角重新施工采后探測孔并檢測和記錄數(shù)據(jù)，再重新檢測；如果與采前對比孔比較存在較短的明顯漏水段，且漏水段長度<3米，則可以進(jìn)入下一步；第五步以垂直高度為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化檢測數(shù)據(jù)，對比采前對比孔和探測孔數(shù)據(jù)，以漏水量變化程度衡量采動(dòng)裂隙發(fā)育程度采后探測孔和采前對比孔都有一定的傾角，所測數(shù)據(jù)不能用來直接對比，首先將所測數(shù)據(jù)由孔深換算到測點(diǎn)距離基點(diǎn)的垂直距離上，選擇安放鉆機(jī)的平臺頂面作為基點(diǎn)，以相對漏水量衡量采動(dòng)裂隙的發(fā)育程度，相對漏水量越大說明采動(dòng)裂隙越發(fā)育；第六步參考具體位置的巖性、冒落帶高度和第五步得到的采動(dòng)裂隙發(fā)育高度確定最佳高位瓦斯抽采層段，此層段為冒落帶以上至采動(dòng)裂隙發(fā)育高度以內(nèi)的所有巖層段，在此層段內(nèi)選擇最靠近冒落帶的硬巖層作為理想層位。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯高位抽采層位的選擇方法。抽采鉆孔布置的層位過高，采動(dòng)裂隙不發(fā)育，抽采難度大，效率低；層位過低，易造成工作面露風(fēng)，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，巖層穩(wěn)定性差，鉆孔維護(hù)困難，抽采效率難以保證。本發(fā)明通過根據(jù)井下條件，設(shè)計(jì)探測鉆孔位置、參數(shù)及其數(shù)量，然后施工采前對比孔和探測孔，施工完成后立即進(jìn)行漏水性檢測并記錄檢測數(shù)據(jù)，再對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，以垂直高度為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化檢測數(shù)據(jù)，對比采前對比孔和探測孔數(shù)據(jù)，以漏水量變化程度衡量采動(dòng)裂隙發(fā)育程度，根據(jù)位置的巖性確定最佳瓦斯抽采層位。本發(fā)明本增加布孔精度，提高鉆孔成孔率；有利于煤層瓦斯抽采，減少對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響；降低抽采成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。
文檔編號E21F7/00GK102251799SQ20111018148
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者王戰(zhàn)鋒, 韓保山 申請人:中煤科工集團(tuán)西安研究院