[发明专利]一种基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，尤其涉及一种用于采空区上覆岩层瓦斯抽采的钻孔布置方法。

背景技术

目前，依据矿压岩层控制理论，按照采空区上覆岩层采动裂隙特征一般将采空区上覆岩层划分为“竖三带”和“横三区”。“竖三带”从上至下可分为弯曲下沉带、顶板裂隙带和冒落带，抽采主要针对裂隙带发育区进行抽采，如申请号为03113021.6的中国专利申请公开了一种“开采煤层顶板瓦斯抽放的方法”，在开采煤层顶板，对于来自开采和卸压煤层通过采空区上覆岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到“环形裂隙圈”内的解吸瓦斯，由布置在“环形裂隙圈”中的钻孔或巷道进行抽放，“环形裂隙圈”位于采煤工作面靠近回风巷和进风巷的采空区顶板冒落带以上的离层裂隙带内。

现有采空区顶板裂隙区的瓦斯抽放主要有水平高抽巷、倾斜高抽巷和高位钻孔抽放等方法，也仅限于顶板裂隙带，可供抽采范围偏小，钻孔抽采效能偏低。一些采动裂隙区抽放方法需要打单独的顶板抽采巷道，采用顶板巷道打钻孔或顶板巷道进行卸压瓦斯抽采，这些方法增大了瓦斯治理工程量与经费投入，且抽采巷道自身即是一个瓦斯积聚区域，安全性差。此外，“裂隙带”或“环形裂隙圈”区域内进行抽采，抽采钻孔所处层位较低，随顶板垮落压实而逐渐失效，有效抽采时间短，亦不能对采空区深部的高浓度瓦斯进行抽采，不利于高效减小采空区瓦斯涌出强度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法，将瓦斯运移特性与裂隙带分布特征有机结合起来进行分类，利用既有的瓦斯尾巷直接进行抽采钻孔的施工，将抽采钻孔分别布置到上覆岩层的多个区域内，不但有效抽采高浓度瓦斯，且干扰了采空区回风侧区的渗流场，抽采效能高，且减少了打抽放巷工艺，简化了工艺技术环节，降低了成本。

为实现本发明的上述目的，提供以下技术方案：

一种基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于包括从瓦斯尾巷直接向采空区上覆岩层的多个区域打倾斜大直径钻孔的步骤。

其中，采空区上覆岩层的多个区域包括自下而上的低位裂隙壳、中位裂隙壳和高位裂隙壳；其中，低位裂隙壳为采空区裂隙竖向破坏发育区；高位裂隙壳为采空区离层裂隙与微裂隙发育区；中位裂隙壳位于高位裂隙壳与低位裂隙壳之间。

特别是，打倾斜大直径钻孔的步骤包括从所述瓦斯尾巷直接向所述高位裂隙壳打多个高位裂隙壳钻孔，多个高位裂隙壳钻孔沿瓦斯尾巷并列布置。

此外，打倾斜大直径钻孔的步骤还包括从所述瓦斯尾巷直接向所述低位裂隙壳打多个低位裂隙壳钻孔，多个低位裂隙壳钻孔沿瓦斯尾巷并列布置，每个低位裂隙壳钻孔分别与一个所述高位裂隙壳钻孔对应形成一个抽采钻孔组。

特别是，每个所述钻孔组内的所述高位裂隙壳钻孔与所述低位裂隙壳钻孔之间的距离为10～20m；相邻所述抽采钻孔组之间的距离为30～60m。

其中，高位裂隙壳钻孔的终端与回风巷之间的距离小于或等于工作面长度的1/2，大于h·tanα，h高位裂隙壳钻孔的终孔高度，α为煤壁支承影响角。

高位裂隙壳钻孔进入关键层内，高位倾斜大直径钻孔的终端位于关键层区域内或关键层以上区域，与煤层顶板之间的距离为40～80m。

本发明的有益效果体现在以下方面：

1)利用“U+L”型通风系统既有的瓦斯尾巷直接进行抽采钻孔的施工，减少了打抽放巷工艺，简化了工艺技术环节，节约经费、人力、物力、财力；

2)高位裂隙壳钻孔穿过中位裂隙壳区域，布置到高位裂隙壳中部区域，抽采采空区顶板区域积聚的高浓度瓦斯，有效降低了采空区瓦斯涌出强度。

3)将抽采钻孔分别布置到低位裂隙壳和高位裂隙壳内，形成抽采钻孔组进行抽采，不但有效抽采高浓度瓦斯，且干扰了采空区回风侧区的渗流场，抽采效能高；

附图说明

图1为本发明基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法的结构示意图；

图2为本发明基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置的原理图。

附图标记说明：1-低位裂隙壳；2-中位裂隙壳；3-高位裂隙壳；4-工作面；5-冒落区；6-瓦斯尾巷；7-回风巷；8-进风巷；9-煤层；10-低位裂隙壳钻孔；30-高位裂隙壳钻孔。

具体实施方式