一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构的制作方法

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1.本实用新型具体涉及一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构。

背景技术：

2.目前国内顺煤层千米长钻孔枝状布置、羽状布置抽采瓦斯，进行区段煤层瓦斯预抽、抽采半径时变规律研究、实施高瓦斯矿井区域性防突措施。对特厚煤层千米定向长钻孔与普钻钻孔网状布置瓦斯抽放未涉及，对保护层开采的特厚煤层上覆岩瓦斯裂隙释放千米定向长钻孔拦截布置钻孔与本煤层钻孔网状空间布置联合瓦斯抽放未涉及。存在以下问题：1.普通钻机钻探距离80-100m左右较短，施钻走向径直、地质条件发生变化不可改变，难以达到长距离钻探抽放瓦斯目的；2.普通钻机施工短钻孔，对20-40m特厚煤层煤体内部瓦斯抽放效果不佳；3.煤层的保护层开采期间，下部煤层上覆岩通过裂隙通道释放瓦斯较大，裂隙释放瓦斯对保护层开采造成安全隐患，普通钻机难以实现长距离施钻进行保护层瓦斯拦截抽放。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，
4.为了满足上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
5.一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，所述本煤层瓦斯抽采结构包括特厚煤层千米定向钻孔、本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔、本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔和本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔，所述各个钻孔形成空间网状抽放，实现特厚煤层一次抽放效果、本煤层上覆岩的裂隙释放瓦斯拦截抽放、千米定向钻孔与普钻梳状平行钻孔联合抽放进行工作面防突措施。
6.优选的，所述特厚煤层千米定向钻孔由定向钻场、开孔扩孔钻孔、千米定向长钻孔组成，开孔扩孔钻孔由封孔管、注浆管、封孔器和定向钻机钻杆组成，所述定向钻场在千米定向钻机在开采煤层周围临近巷道布置，可以是一个或多个，所述开孔扩孔钻孔在定向钻场确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，所述开孔为一个或多个钻孔。
7.优选的，所述本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔包括专用瓦斯抽放巷、普钻钻场、普钻梳状平行钻孔组成，普钻梳状平行钻孔由封孔管、囊袋，注浆管、抽放管组成，所述专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道，顺煤层走向沿开采煤体方向，每6m布置1组钻场，每组钻场8孔，孔间排距0.5m。
8.优选的，所述本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔由措施巷、切眼、普钻钻场、普钻梳状平行钻孔组成，所述普钻梳状平行钻孔由封孔管、囊袋、注浆管和抽放管组成。
9.优选的，所述本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔由瓦斯拦截定向钻场、瓦斯拦截定向长钻孔组成，瓦斯拦截定向长钻孔由封孔管、注浆管、封孔器和定向钻机钻杆组成。
10.本实用新型的有益效果为：
11.本实用新型千米定向钻机可沿煤层施钻达到长距离钻孔，对特厚煤层煤体随钻测量、变向施钻，进行瓦斯抽放。千米定向钻机施钻期间可探测煤层顶、底板，根据探测情况调整钻孔走向，为采掘作业提供准确地质资料。保护层开采期间，在本煤层上覆岩布置定向长钻孔进行保护层瓦斯拦截抽放。千米定向钻孔煤层内及其上覆岩的定向施钻抽采，普钻在专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道、措施巷空间梳状平行钻孔抽采，两者形成空间网状抽采结构。
12.本实用新型不仅有效解决特厚煤层长距离钻孔定向、变向抽放问题，而且拦截抽放保护层开采期间下部煤层裂隙释放瓦斯，同时通过长钻孔探测煤层顶、底板为采掘作业提供准确地质资料。
13.由技术方案特征直接带来的效果，通过本实用新型的结构特点和工作原理直接推断，在特厚煤层瓦斯抽采中，可实现煤体一次抽采进行瓦斯预抽、卸压、增透，可实现本煤层上覆岩裂隙通道释放瓦斯拦截抽放，可实现工作面瓦斯预抽防突措施。
14.通过对结构特点的分析和理论相结合的方式具体分析说明，结构上符合瓦斯抽采需要，理论符合工作面瓦斯预抽防突措施要求。
附图说明
15.图1为
ꢀ“
特厚煤层千米定向钻孔+本煤层普钻梳状平行钻孔+本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔”抽采结构图；
16.图2为“特厚煤层千米定向钻孔+本煤层普钻钻孔+本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔”抽采剖面图；
17.图3为特厚煤层千米定向钻孔抽采结构图；
18.图4为本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔抽采结构图；
19.图5为本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔抽采结构图；
20.图6为本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔抽采结构图；
21.图7为开孔扩孔钻孔结构图；
22.图8为普钻梳状平行钻孔结构图；
23.图中：1. 特厚煤层千米定向钻孔，2. 本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔，3. 本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔，4. 本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔，1-1.定向钻场，1-2.开孔扩孔钻孔，1-3.千米定向长钻孔，2-1.专用瓦斯抽放巷，2-2.普钻钻场，2-3.普钻梳状平行钻孔，3-1.措施巷，3-2.切眼，4-1.瓦斯拦截定向钻场，4-2.瓦斯拦截定向长钻孔，1-2-1.封孔管，1-2-2.注浆管，1-2-3.封孔器，1-2-4.定向钻机钻杆，2-3-1.封孔管，2-3-2.囊袋，2-3-3.注浆管，2-3-4.抽放管。
具体实施方式
24.下面结合附图和工作原理对本实用新型做进一步描述：
25.如图1-6所示的一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，本煤层瓦斯抽采结构包括特厚煤层千米定向钻孔1、本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔2、本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔3和本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔4，各个钻孔形成
空间网状抽放，抽放比例65%以上，实现特厚煤层一次抽放效果、本煤层上覆岩的裂隙释放瓦斯拦截抽放、千米定向钻孔与普钻梳状平行钻孔联合抽放进行工作面防突措施。
26.特厚煤层千米定向钻孔1由定向钻场1-1、开孔扩孔钻孔1-2、千米定向长钻孔1-3组成，开孔扩孔钻孔1-2由封孔管1-2-1、注浆管1-2-2、封孔器1-2-3、定向钻机钻杆1-2-4组成，包括如下：
27.①
布置定向钻场1-1：千米定向钻机在开采煤层周围临近巷道布置定向钻场1-1，可以是一个或多个。
28.②
开孔扩孔:在定向钻场确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，先小径钻头开孔15m，再更换大径钻头扩孔15m直至成孔退钻杆。开孔可以是1个钻孔，也可是多个钻孔。
29.③
初期抽放：在成孔15m钻孔安装封孔管1-2-1，顺钻孔1-2在封孔管1-2-1外安设注浆管1-2-2，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管1-2-2注浆；注浆封孔长度不少于12m，封孔后安设封孔器1-2-3、边钻边抽。
30.④
施工定向长钻孔1-3：在定向钻场沿煤层厚度施工钻孔3-5层，每层梳状平行布置，钻孔终孔平行、垂直间距10-15m，钻孔抽采半径8m。
31.⑤
终孔抽放：终孔后退钻杆、清渣、关闭封孔器1-2-3进钻口，封闭抽放。
32.本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔4由专用瓦斯抽放巷2-1、普钻钻场2-2、普钻梳状平行钻孔2-3组成，普钻梳状平行钻孔2-3、由封孔管2-3-1、囊袋2-3-2、注浆管2-3-3、抽放管2-3-4组成。
33.在专用瓦斯抽放巷2-1及临近煤层巷道，顺煤层走向沿开采煤体方向，毎6m布置1组钻场2-2，每组钻场2-28孔，孔间排距0.5m，钻孔2-3空间梳状平行布置；终孔后清渣，孔口安设封孔管2-3-1，封孔管两端绑扎囊袋2-3-2，顺钻孔2-3在封孔管2-3-1外安设注浆管2-3-3，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管2-3-3注浆；注浆封孔长度不少于8m，封孔后安设集流器、对接抽放。
34.本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔5由措施巷3-1、切眼3-2、普钻钻场2-2、普钻梳状平行钻孔组成，普钻梳状平行钻孔2-3由封孔管2-3-1、囊袋2-3-2、注浆管2-3-3、抽放管2-3-4组成。
35.在距切眼3-2100-130m位置的措施巷3-1，顺煤层沿切眼3-2方向，毎6m布置1组钻场2-2，每组钻场2-28孔，孔间排距0.5m，钻孔2-3空间梳状平行布置；终孔后清渣，孔口安设封孔管2-3-1，封孔管两端绑扎囊袋2-3-2，顺钻孔2-3在封孔管2-3-1外安设注浆管2-3-3，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管2-3-3注浆；注浆封孔长度不少于8m，封孔后安设集流器、对接抽放。
36.本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔6由瓦斯拦截定向钻场4-1、瓦斯拦截定向长钻孔4-2组成，瓦斯拦截定向长钻孔4-2由封孔管1-2-1、注浆管1-2-2、封孔器1-2-3、定向钻机钻杆1-2-4组成，包括如下：
37.①
布置定向钻场4-1：千米定向高位拦截钻孔，布置在综放工作面与油页岩综采工作面之间岩层中间。
38.②
开孔扩孔:在定向钻场4-1确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，先小径钻头开孔15m，再更换大径钻头扩孔15m直至成孔退钻杆。
39.③
初期抽放：在成孔15m钻孔安装封孔管1-2-1，顺钻孔在封孔管外安设注浆管1-2-2，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管1-2-2注浆；注浆封孔长度不少于12m，封孔后安设封孔器1-2-3、边钻边抽。
40.④
施工定向长钻孔：在定向钻场“以孔代巷”进入煤层上覆岩层施工钻孔，钻孔终孔平行、垂直间距15m，钻孔抽采半径8m。
41.⑤
终孔抽放：终孔后退钻杆、清渣、关闭封孔器1-2-3进钻口，封闭抽放。
42.千米定向钻孔沿特厚煤层空间梳状平行布置，20-40m特厚煤层中施工钻孔3-5层，钻孔终孔平行、垂直间距10m，钻孔抽采半径8m。普钻在专用瓦斯抽放巷、措施巷等布置空间梳状平行钻孔，每10m布置1组钻孔，每组10孔，空间横穿煤层倾向。特厚煤层上覆岩布置定向长钻孔进行保护层瓦斯拦截抽放。“本煤层千米定向钻孔+本煤层普钻钻孔+本煤层上覆岩的保护层拦截千米定向钻孔”形成空间网状结构。
43.本实用新型的实施方法：
44.（1）特厚煤层千米定向钻孔抽采实施方法
45.①
布置定向钻场：千米定向钻机在开采煤层周围临近巷道布置定向钻场，可以是一个或多个。
46.②
开孔扩孔:在定向钻场确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，先小径钻头开孔15m，再更换大径钻头扩孔15m直至成孔退钻杆。开孔可以是1个钻孔，也可是多个钻孔。
47.③
初期抽放：在成孔15m钻孔安装封孔管，顺钻孔在封孔管外安设注浆管，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管注浆；注浆封孔长度不少于12m，封孔后安设封孔器、边钻边抽。
48.④
施工定向长钻孔：在定向钻场沿煤层厚度施工钻孔3-5层，每层梳状平行布置，钻孔终孔平行、垂直间距10-15m，钻孔抽采半径8m。
49.⑤
终孔抽放：终孔后退钻杆、清渣、关闭封孔器进钻口，封闭抽放。
50.（2）本煤层普钻梳状平行钻孔抽采实施方法
51.①
在专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道，顺煤层走向沿开采煤体方向，毎6m布置1组钻场，每组钻场8孔，孔间排距0.5m，钻孔空间梳状平行布置；终孔后清渣，孔口安设封孔管，封孔管两端绑扎囊袋，顺钻孔在封孔管外安设注浆管，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管注浆；注浆封孔长度不少于8m，封孔后安设集流器、对接抽放。
52.②
在距切眼100-130m位置的措施巷，顺煤层沿切眼方向，毎6m布置1组钻场，每组钻场8孔，孔间排距0.5m，钻孔空间梳状平行布置；终孔后清渣，孔口安设封孔管，封孔管两端绑扎囊袋，顺钻孔在封孔管外安设注浆管，速凝剂、水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管注浆；注浆封孔长度不少于8m，封孔后安设集流器、对接抽放。
53.（3）本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔抽采实施方法
54.①
布置定向钻场：千米定向高位拦截钻孔，布置在综放工作面与油页岩综采工作面之间岩层中间。
55.②
开孔扩孔:在定向钻场确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，先小径钻头开孔15m，再更换大径钻头扩孔15m直至成孔退钻杆。
56.③
初期抽放：在成孔15m钻孔安装封孔管，顺钻孔在封孔管外安设注浆管，速凝剂、
水泥、水按0.2:1:1比例混合搅拌沿注浆管注浆；注浆封孔长度不少于12m，封孔后安设封孔器、边钻边抽。
57.④
施工定向长钻孔：在定向钻场“以孔代巷”进入煤层上覆岩层施工钻孔，钻孔终孔平行、垂直间距15m，钻孔抽采半径8m。
58.⑤
终孔抽放：终孔后退钻杆、清渣、关闭封孔器进钻口，封闭抽放。
59.千米定向钻孔的钻场选取布置，定向钻场的选取根据采煤工作面方位、煤层走向、相邻巷道的空间位置，钻场与煤层要空间垂直距离近，钻场要便于设备运输、抽放管路安设，钻场要避开断层等地质构造带。普钻在专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道、措施巷梳状平行钻孔布置，与千米定向钻孔不交、不连，达到空间网状全覆盖抽采。
60.千米定向钻孔煤层内及其上覆岩的定向施钻抽采，普钻在专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道、措施巷空间梳状平行钻孔抽采，两者形成空间网状抽采结构。千米定向钻孔特厚煤层空间分层布置钻孔，在煤体内部沿煤层走向抽采，抽采半径、终孔间距设置对煤体一次抽采进行瓦斯预抽、卸压、增透。千米定向钻孔边钻边抽，开孔扩孔15m初期抽放，直至终孔一直抽放，避免施钻过程喷孔突出危险。千米定向钻孔随钻测量，在煤层内及其上覆岩的定向施钻中，可判断顶底板地质情况，提供采掘生产准确地质资料。

技术特征：

1.一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，其特征在于：所述本煤层瓦斯抽采结构包括特厚煤层千米定向钻孔、本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔、本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔和本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔，各个所述钻孔形成空间网状抽放，实现特厚煤层一次抽放效果、本煤层上覆岩的裂隙释放瓦斯拦截抽放、千米定向钻孔与普钻梳状平行钻孔联合抽放进行工作面防突措施。2.根据权利要求1所述的一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，其特征在于：所述特厚煤层千米定向钻孔由定向钻场、开孔扩孔钻孔、千米定向长钻孔组成，开孔扩孔钻孔由封孔管、注浆管、封孔器和定向钻机钻杆组成，所述定向钻场在千米定向钻机在开采煤层周围临近巷道布置，为一个或多个，所述开孔扩孔钻孔在定向钻场确定开孔点、方位角、倾角，定位后实时测定方位、井斜、上下左右偏移量，所述开孔扩孔钻孔为一个或多个钻孔。3.根据权利要求1所述的一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，其特征在于：所述本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔包括专用瓦斯抽放巷、普钻钻场、普钻梳状平行钻孔组成，普钻梳状平行钻孔由封孔管、囊袋，注浆管、抽放管组成，所述专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道，顺煤层走向沿开采煤体方向，每6m布置1组钻场，每组钻场8孔，孔间排距0.5m。4.根据权利要求1所述的一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，其特征在于：所述本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔由措施巷、切眼、普钻钻场、普钻梳状平行钻孔组成，所述普钻梳状平行钻孔由封孔管、囊袋、注浆管和抽放管组成。5.根据权利要求1所述的一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，其特征在于：所述本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔由瓦斯拦截定向钻场、瓦斯拦截定向长钻孔组成，瓦斯拦截定向长钻孔由封孔管、注浆管、封孔器和定向钻机钻杆组成。

技术总结

本实用新型具体公开了一种基于千米定向钻孔的本煤层瓦斯抽采结构，所述本煤层瓦斯抽采结构包括特厚煤层千米定向钻孔、本煤层专用瓦斯抽放巷普钻梳状平行钻孔、本煤层措施巷普钻梳状平行钻孔和本煤层上覆岩的保护层瓦斯拦截千米定向钻孔，所述各个钻孔形成空间网状抽放，实现特厚煤层一次抽放效果、本煤层上覆岩的裂隙释放瓦斯拦截抽放、千米定向钻孔与普钻梳状平行钻孔联合抽放进行工作面防突措施。千米定向钻孔煤层内及其上覆岩的定向施钻抽采，普钻在专用瓦斯抽放巷及临近煤层巷道、措施巷空间梳状平行钻孔抽采，两者形成空间网状抽采结构。抽采结构。抽采结构。