[发明专利]一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种长钻孔瓦斯抽采方法，属于瓦斯治理技术领域，具体涉及一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法。

背景技术

随着煤炭开采深度的增加和开采范围的扩大，以钻孔抽采为主要技术手段的煤层瓦斯治理难度越来越大。在松软破碎煤层中施工瓦斯抽采钻孔容易出现塌孔、卡钻，存在成孔难度大的问题，目前一般采用以空气作为排渣介质的回转钻进方法或大螺旋钻杆回转钻进方法进行瓦斯抽采钻孔施工；而采用回转钻进则出现钻孔轨迹控制难，易钻进至煤层顶(底)板岩石，无法实现煤层顺层长钻孔施工，难以覆盖抽采范围，不利于煤层瓦斯防突治理。因此，目前在松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔施工的关键问题是以深度和精度为主的成孔问题。

为此，本发明的设计者鉴于以上缺陷，通过研究，发明一种煤矿井下碎软煤层顺层定向长钻孔“横穿工作面”瓦斯治理技术，用于回采工作面和待掘进巷道瓦斯预抽消突，实现“横穿工作面”，掩护煤层巷道安全掘进和采煤工作面的安全开采；该瓦斯治理技术能够大大提高碎软煤层顺层抽采钻孔深度和煤层钻遇率，减少大量无效进尺，节省底板巷和穿层钻孔，同时确保钻孔覆盖范围。

发明内容

本发明的目的在于解决松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔施工中存在的以深度和精度为主的成孔问题，提供了一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法。该方法能够用于回采工作面和待掘进巷道瓦斯预抽消突，实现“横穿工作面”，能够大大提高碎软煤层顺层抽采钻孔深度和煤层钻遇率，减少大量无效进尺，同时确保钻孔覆盖范围。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法，包括：

钻孔施工步骤，在煤层工作面一侧已掘进巷道内沿煤层施工顺层瓦斯抽采长钻孔至另一侧待掘进巷道；

筛管放置步骤，在所述顺层瓦斯抽采长钻孔内下入护孔筛管；

瓦斯抽采步骤，将护孔筛管连接瓦斯抽采管路以进行瓦斯预抽。

优选的，上述的一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法，所述顺层瓦斯抽采长钻孔为多条，并且：

各顺层瓦斯抽采长钻孔间平行分布从已掘进巷道一侧横穿工作面至另一侧；或者，各顺层瓦斯抽采长钻孔以扇形分布从已掘进巷道一侧横穿工作面至另一侧；或者，各顺层瓦斯抽采长钻孔先呈扇形分布再以平行分布从已掘进巷道一侧横穿工作面至另一侧。

优选的，上述的一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法，所述顺层瓦斯抽采长钻孔为多条，并且各顺层瓦斯抽采长钻孔的间距不大于瓦斯抽采直径。

优选的，上述的一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法，所述钻孔施工步骤具体包括以下子步骤：

开孔固孔子步骤，在已掘进巷道开孔并下入孔口管，在钻孔与孔口管之间环孔采用聚氨酯进行填充；将孔口管通过孔口集尘装置分别连接除尘器和瓦斯负压抽采管路；

预备钻进钻具连接子步骤，在钻机上依次连接钻头、空气螺杆马达、下无磁钻杆、无线电磁波测量短节、上无磁钻杆和整体式大通孔螺旋钻杆；旋转空气螺杆马达弯头朝向，校准工具面后下钻至孔底；

正常钻进子步骤，打开空气压缩机供风阀门，螺杆马达启动后钻头回转，孔口正常返风后开始钻进，钻进过程中通过无线电磁波随钻测量系统测量钻孔轨迹。

该钻进过程可分为回转复合钻进和滑动定向钻进两种钻进工况。根据当无线电磁波随钻测量系统测量实际钻孔轨迹与设计轨迹接近或偏差不大时，即无需调整钻孔轨迹时，采用复合定向钻进，钻具组合直接回转钻进，此时整个钻具回转不起造斜作用，钻具回转有利于排渣；

当实际钻孔轨迹与设计轨迹偏离较大，需要进行轨迹纠偏或造斜时，采用滑动定向钻进，钻具组合不回转，由于螺杆马达弯外壳作用，改变钻头切削方向，实现钻孔造斜和纠偏的目的，保证钻孔尽可能在煤层钻进。

该施工过程采用回转复合钻进和滑动定向钻进两种钻进工况交替的方式进行，直至钻进至设计孔深位置。

提钻子步骤，钻进完成后停止钻进，将空气螺杆马达钻进用钻具从钻孔内提出孔外。

优选的，上述的一种横穿工作面的碎软煤层顺层定向长钻孔瓦斯抽采方法，所述筛管放置步骤具体包括以下子步骤：

重新下钻子步骤，连接可开闭式导向钻头和整体式大通孔螺旋钻杆重新下钻，每钻进预定距离则连接送风器并通风，同时将钻孔内钻渣排出；

筛管下入子步骤，当下钻至预定深度时停止下钻，从整体式大通孔螺旋钻杆内部下入护孔筛管，当筛管推入孔底可开闭式导向钻头位置时，将钻头顶开，使筛管通过钻头进入孔内；