[發(fā)明專利]基于暗淡煤分層條件下瓦斯抽采定向長鉆孔布孔方法

有效

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• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113756858B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文;趙坤;黃旭超;徐彬;歐聰;王廣宏;汪長明;何明川;李向往;趙華軍;陶冬;劉建華;周中強;于寶種;王志輝;黃森林;王正帥;張志剛;張沖;張君平;張堯
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 康奇剛

本發(fā)明涉及瓦斯抽采領(lǐng)域，具體涉及基于暗淡煤分層條件下瓦斯抽采定向長鉆孔布孔方法，包括如下步驟：步驟一：進行煤層分層劃分；步驟二：對目標(biāo)煤層厚度以及目標(biāo)煤層中的暗淡煤分層的厚度(H)、垂向滲透率(K)、煤巖力學(xué)性質(zhì)(F)進行記錄；步驟三：確定目標(biāo)煤層的瓦斯抽采半徑；步驟四：確定暗淡煤分層的厚度、垂向滲透率、煤巖力學(xué)性質(zhì)對瓦斯抽采量的影響權(quán)重a，b，c，建立暗淡煤分層瓦斯抽采綜合影響因子：Z＝aH+b(1?K)+cF；步驟五：根據(jù)目標(biāo)煤層厚度與抽采半徑的關(guān)系在綜合影響因子最大的暗淡煤分層中布置定向抽采長鉆孔。采用本技術(shù)方案時，通過將定向抽采長鉆孔布孔在暗淡煤分層中，有利于使瓦斯高效抽采。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯抽采領(lǐng)域，具體涉及基于暗淡煤分層條件下瓦斯抽采定向長鉆孔布孔方法。

背景技術(shù)

煤與瓦斯突出是煤礦最為嚴(yán)重的動力災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，有記錄以來，我國發(fā)生煤與瓦斯突出次數(shù)達14300余次，2011年～2016年發(fā)生較大以上瓦斯事故197起，死亡1667人，占全國煤礦較大以上事故次數(shù)和死亡人數(shù)的50.3％和58.8％。煤與瓦斯突出災(zāi)害的頻發(fā)直接威脅著煤礦一線工人的生命安全，嚴(yán)重妨礙著煤礦的正常生產(chǎn)以及煤炭工業(yè)的持續(xù)、健康和穩(wěn)定發(fā)展。

目前針對煤礦瓦斯災(zāi)害的防治主要采取開采保護層措施和施工瓦斯抽采鉆孔進行提前預(yù)抽，以降低煤層瓦斯含量及瓦斯壓力，進而降低煤層開采過程中瓦斯突出危險性。

但是目前針對煤層存在暗淡煤分層條件下定向長鉆孔瓦斯抽采方法并沒有相應(yīng)的考究，一般瓦斯抽采鉆孔設(shè)計人員根本沒有考慮煤層存在暗淡煤分層條件下，鉆孔布孔位置的不同是否會對瓦斯抽采產(chǎn)生影響，基本還是按照煤層不存在暗淡煤分層的條件下將鉆孔布置在煤層中間位置，即將鉆孔布置在光亮煤分層位置。

其中，垂直地層剖面觀察，煤層不存在暗淡煤分層時，煤層從上至下包括煤層頂板巖層、光亮煤分層和煤層底板巖層；煤層存在暗淡煤分層時，煤層從上至下包括煤層頂板巖層、光亮煤分層、暗淡煤分層、光亮煤分層和煤層底板巖層，或者煤層從上至下包括煤層頂板巖層、光亮煤分層、暗淡煤分層、光亮煤分層、暗淡煤分層、光亮煤分層和煤層底板巖層。

眾所周知，煤層瓦斯抽采有效性取決于抽采負壓、瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層吸附性及滲透性，一般情況下，通過施工瓦斯抽采鉆孔后會在鉆孔周圍一定范圍內(nèi)形成環(huán)狀梯度瓦斯泄壓帶及環(huán)狀梯度瓦斯?jié)舛葞В环矫嬗欣阢@孔周圍吸附瓦斯的解吸，增加游離瓦斯含量，另一方面隨著壓力的降低，鉆孔周圍煤層的裂隙(宏觀裂隙、微觀裂隙)得以張開，進而增加煤層的透氣性。游離瓦斯的增加為瓦斯抽采提供了充足瓦斯源，透氣性的增加為瓦斯抽采提供了有利通道，而環(huán)狀梯度瓦斯泄壓帶、環(huán)狀梯度瓦斯?jié)舛葞Ъ俺椴韶搲簽橥咚钩椴商峁┝藙恿ΑＳ纱丝梢姡簩拥臐B透性至關(guān)重要，一定抽采動力下，滲透性好的煤層的游離瓦斯可以得到更有效的抽采。

當(dāng)煤層存在光亮煤類、暗淡煤分層情況時，由于光亮煤類中鏡煤和亮煤含量較高，內(nèi)生裂隙(垂直于層理的面裂隙及端裂隙)發(fā)育，脆度大，易破碎。暗淡煤中鏡煤和亮煤含量較低，常以暗煤為主，通常為致密塊狀，堅硬，韌性大、密度大，不易破碎，一般無內(nèi)生裂隙，灰分含量通常較大。

煤層存在分層條件下，定向長鉆孔布孔在光亮煤分層位置時存在問題分析如下：

1、當(dāng)煤層構(gòu)造煤不發(fā)育而處于原始結(jié)構(gòu)時，光亮煤的垂向滲透率明顯大于暗淡煤，若此時煤層瓦斯定向抽采長鉆孔布孔在光亮煤分層位置時，暗淡煤分層無疑相當(dāng)于瓦斯抽采隔離帶，阻礙了暗淡煤分層以外光亮煤分層的瓦斯運移抽采，如此勢必造成本煤層瓦斯抽采不均勻，不徹底。

2、由于光亮煤性脆易破碎，將煤層瓦斯定向抽采長鉆孔布孔在光亮煤分層中，易發(fā)生塌孔等現(xiàn)象進而造成瓦斯抽采鉆孔堵塞，導(dǎo)致瓦斯抽采效果不佳。