[發明專利]煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯方法

有效

• 申請號: 201110008834.3
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102080518A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 蘇現波;馬耕;孫平;郭紅玉;李伍成;鮮保安;辛新平;陶云奇;王一兵
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B7/06;E21B7/04;E21B43/30;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

技術領域

本發明涉及一種煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯方法。

背景技術

瓦斯預抽是解決煤巷掘進和煤炭回采的主要措施。經過多年的實踐，掘進過程的瓦斯預抽主要有兩種形式，一種是在掘進過程中實行掛耳鉆場，利用超前打鉆，進行邊掘邊抽，缺點主要是抽采時間難以保證，抽采率低，生產過程中抽采與掘進矛盾嚴重，影響煤巷掘進速度，經常是忽略安全趕掘進速度，造成安全事故。另一種是在煤層上方掘進一條巖巷，專門用來抽采瓦斯，稱為“瓦斯抽放巷”，存在問題是巖巷掘進不但花費高，而且浪費大量的時間，因為只有巖巷掘進后才能打鉆抽采煤層瓦斯，況且巖巷抽采瓦斯控制范圍有限，工作面內大部分煤層瓦斯并沒有被抽采，只有等到煤巷掘進后才能打鉆抽采，因此抽采時間難以保證。

發明內容

本發明提供一種煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯方法，可提前進行地面鉆井抽采，降低瓦斯含量，實現區域消突，為安全高效的進行煤巷掘進和煤炭回采創造條件，并且在采煤階段真正實現一井多用。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯方法，依次包括以下步驟：（1）選擇瓦斯含量大于8?m³/t煤儲層；（2）根據即將準備工作面所掘進的機巷與尾巷位置，作為復雜分支井的水平井段的位置，水平井段的長度等于工作面走向長度；（3）根據巖層實際、煤層采高與開采方法，確定采煤產生的裂隙帶所在層位；（4）在機巷與尾巷上方分別布置兩個水平井段，具體層位以裂隙帶中下部3-7?m的巖層為水平段的施工層位；（5）根據水平井段著陸點確定井口和造斜點位置，實現大曲率半徑增斜，造斜率選擇2~6°/30m；（6）井身結構采用三開結構，水平井及分支井均采用裸眼結構；（7）在選定的巖層內施工水平井段，其長度等于工作面走向長度；（8）在水平井段兩側施工分支井，保證分支井均勻分布、全部鉆穿煤儲層且覆蓋整個工作面；（9）在水平井段上施工下向分支井并鉆穿煤儲層；（10）安裝排采設備，進行地面瓦斯抽采，如果抽采效果較差，可以進行小型水力壓裂解堵；（11）在采中和采后階段換負壓抽采，實現一井多用；（12）效果檢驗，主要指標包括與傳統瓦斯抽采相比，在時間上的提前量與相應的瓦斯抽采量，能否代替機巷和尾巷掘進期間頂板巖巷治理瓦斯措施，采前、采中和采后瓦斯抽采量及變化。

步驟（2）復雜分支井的水平井段布置在即將掘進的機巷與尾巷正上方。

所述的步驟（8）復雜的分支井上的每個分支均勻分布、全部鉆穿煤儲層且覆蓋整個工作面。

針對傳統的瓦斯治理不利局面，提出了煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯技術，可以在即將規劃工作面的煤層頂板施工復雜分支井，然后通過地面瓦斯抽采，使得即將掘進的煤巷及回采工作面范圍內的煤層瓦斯抽采時間大大提前，通過地面長時間的抽采，即可消除煤巷掘進過程的瓦斯災害，同時通過對工作面范圍的煤層瓦斯長期預抽，也可大大降低煤層瓦斯含量，節省了煤巷掘進后瓦斯抽采時間，最終使煤炭回采時間提前。還可以利用后期煤炭開采產生的裂隙系統，實現采前、采中和采后一井多用的目標。

煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯技術是地面水平分支井技術的深化，操作性和針對性更強，對解決高瓦斯煤礦開采具有更直接的意義，發展前景廣闊，同時該項技術還可繼續發展，分支井控制面積將更大，分支方向更具針對性，抽采效率更高，將成為煤巷掘進和區域消突的重要途徑。

本發明提供一種高瓦斯煤儲層的煤巷掘進和工作面回采過程中的瓦斯治理技術，代替瓦斯抽放專用巷，提前進行地面鉆井抽采，降低瓦斯含量，實現區域消突，為安全高效的進行煤巷掘進和煤炭回采創造條件。在采煤階段，利用水平井布置在裂隙帶的優勢、在負壓作用下大量抽采卸壓瓦斯，同時在采后還可在采空區繼續抽采瓦斯，為煤礦瓦斯治理服務，真正實現一井多用。

本發明針對高瓦斯煤儲層的瓦斯治理問題，目前機巷和尾巷掘進前通常采用頂板巖巷進行瓦斯預抽采，抽采只有等巖巷掘進完成后才能進行，存在主要問題有瓦斯抽采時間短，抽采代價高、抽采范圍僅限機巷和尾巷附近等。煤層頂板復雜分支井抽采瓦斯技術，避免了機巷和尾巷掘進之前施工頂板巖巷的巨大工程投入，使得瓦斯抽采時間大大提前，同時利用復雜分支井實現煤層與井筒溝通，也可以提前抽采工作面范圍的煤層瓦斯，降低后期瓦斯治理的壓力，并且在煤炭開采期和采后也可以利用裂隙帶發育的裂隙繼續負壓抽采，實現一井多用，達到高瓦斯煤儲層從采前（煤巷掘進之前）到采中、采后瓦斯治理的有效治理、對實現區域消突，降低煤礦瓦斯治理成本有重要意義。

附圖說明

圖1為煤層頂板復雜分支井的井身結構。

具體實施方式