[發明專利]一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法

在審

• 申請號: 201710740964.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107339093A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 鄧存寶;金玲子;王雪峰;李進鵬;凡永鵬;李慶源;黎鳳岐;鄧漢忠;郝朝瑜;王鑫陽
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學;華晉焦煤有限責任公司
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21F7/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 劉曉嵐

技術領域

本發明涉及礦井瓦斯治理及利用技術領域，尤其涉及一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法。

背景技術

隨著世界經濟的發展，人類對化石能源的依賴越來越大，大型、特大型礦井在近些年里相繼投入運營。礦井瓦斯是制約我國煤礦生產和發展的重要因素之一，瓦斯事故能造成上百人死亡，甚至能將整個礦井毀于一旦。對于煤礦的安全生產來說瓦斯是一種災害氣體，但從資源利用角度而言，瓦斯也是一種清潔能源，瓦斯燃燒后不會產生污染大氣的有害氣體和煙塵，同時甲烷在燃燒過程中放出的熱量比煤的高。

瓦斯抽采是目前治理煤礦瓦斯最主要最直接的方法，礦井瓦斯抽采具有抽采時間長，瓦斯抽采濃度大的特點，其所抽采的瓦斯能夠得到高效的利用，是保障煤礦生產安全和礦井瓦斯商業化利用的關鍵技術。

傳統的瓦斯抽采方法是由前期預先開掘的巷道向原始煤層中施工順層或穿層鉆孔進行瓦斯抽采，這些鉆孔布置方式要求抽采巷道提前掘進、鉆孔的封孔數目多且由于巷道端部荷載影響鉆孔周圍的裂隙發育，空氣進入抽采系統，致使抽采的瓦斯濃度低。

近些年來，隨著鉆具設計的改進、鉆具性能的提高和鉆井作業模式的優化，定向鉆進工藝水平得到顯著提高，多分支水平井瓦斯抽采技術在多地得到推廣應用，但其在鉆井布置方面往往是根據工程經驗，沒有具體依據，為了保障礦井安全，人們往往都靠著盲目加大鉆井密度使得煤層充分泄壓，增加了許多不必要的工程投入。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法，合理減少礦井瓦斯抽采的鉆井施工長度，提高鉆孔的抽采效率；

一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：鉆井井口位置的選取；

根據瓦斯治理區域對應地表的地質情況，鉆井井口設置在待開采區域地勢較高且平坦的位置；

步驟2：仿櫸樹葉脈結構對瓦斯抽采鉆井的主井進行施工；

由地面向目標煤層施工瓦斯抽采鉆井，鉆井的軌跡由目標煤層的埋深、井口位置及鉆機能力確定；主井的鉆井長度為入煤點到終孔位置的距離，其始終保持在目標煤層內；主井的鉆井長度根據瓦斯治理目標區域的形狀、面積及所采用鉆機的能力確定，保證主井的鉆井長度在目標煤層內最大；

步驟3：仿櫸樹葉脈結構對瓦斯抽采鉆井的分支井進行施工；

在目標煤層內，仿櫸樹葉脈結構在主井兩側分別隔一定距離設置一道分支井，主井兩側的分支井交錯設置，分支井和主井之間有一定的夾角，分支井與主井所組成的平面與煤層平行；所述的主井的兩側每側分支井根端間的距離均相同，滿足l∈(0.04L,0.25L)，其中，L為鉆井中從入煤點到終孔位置的主井的鉆井長度，l為主井的兩側每側分支井根端間的距離，兩側位置相對的分支井根端間距離為l/2；分支井的鉆井長度滿足其中，P為分支井的鉆井長度，t為分支井根端到終孔位置的長度，所述分支井根端為分支井和主井的交點。

進一步地，步驟3所述的分支井和主井的夾角的取值在櫸樹主葉脈和二級葉脈的夾角值范圍內，即取為25°～75°。

由上述技術方案可知，本發明的有益效果在于：本發明提供的一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法，通過對櫸樹葉脈分布參數進行實測及優化，將其規律運用到瓦斯抽采鉆孔的優化布置中，根據櫸樹葉脈結構布置主井及分支井的位置，并給出分支井的鉆井長度所滿足的范圍，合理的減少了鉆井施工長度，實現對低滲透性煤層進行高效消突，提高煤層瓦斯抽采效率，減少工作面瓦斯涌出量，消除煤層突出危險性，解決工作面回采期間瓦斯超限的問題，保證礦井生產安全。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的瓦斯治理目標區域仿櫸樹葉脈結構布置瓦斯抽采鉆井的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的在瓦斯治理目標區域仿櫸樹葉脈結構布置的瓦斯抽采鉆井的布置結果示意圖。

圖中：1、地面孔口；2、入煤點；3、鉆井終孔位置；4、目標煤層；5、瓦斯治理目標區域。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

本實施例針對某煤層的具體情況，采用一種仿櫸樹葉脈結構的瓦斯抽采鉆井布置方法對煤層瓦斯治理的目標區域布置如圖1所示的瓦斯抽采鉆井，具體包括以下步驟：

步驟1：鉆井井口1位置選取；

根據瓦斯治理目標區域5對應地表的地質情況，鉆井井口1設置在地勢較高且平坦位置；