[发明专利]一种软硬复合煤层水力层状卸载瓦斯抽采及防塌孔方法

说明书

本发明公开了一种软硬复合煤层水力层状卸载瓦斯抽采及防塌孔方法，该方法包括钻孔长度及保留时间的延长，通过地质调查，将钻孔顶部延伸进煤层顶板内一至三米处形成预留钻孔，利用顶板强度较高使钻孔保留时间延长；选择不同的层状卸载层位；在进行煤层层状卸载施工后，孔洞形成瓦斯储气室；孔洞形成后放入抽采管，在煤层段内采用抽采实管布置，根据顶板岩性的不同，选择层段将抽采花管布置在顶板内然后开始进行瓦斯抽采。本发明的有益效果为：可以解决常规瓦斯抽采在软煤层及软硬复合煤层内遇到的问题，有效提高软煤层及软硬复合煤层在水力层状卸载后的瓦斯抽采效率以及有效抽采时间。

技术领域

本发明属于水力层状卸载瓦斯抽采的技术领域，具体涉及一种软硬复合煤层水力层状卸载瓦斯抽采及防塌孔方法。

背景技术

煤层瓦斯是一种高效的清洁能源，同时也是矿井安全生产的隐患，容易导致煤与瓦斯喷出、突出灾害，造成人员伤亡。水力层状卸载技术是煤矿井下一种常用的卸载抽放瓦斯技术，可以提高瓦斯抽放效率、缩短瓦斯抽放消除时间，最大程度地消除瓦斯灾害。常规的水力层状卸载以及卸载后的瓦斯抽采在遇到软煤层时常常会遇到以下几种问题：

（1）水力层状卸载施工位置包括整个煤层段，完成施工之后，煤层在边界处会形成一个结构弱面，应力会在此处产生应力集中现象，形成一个应力边界，阻碍煤中的瓦斯向水力层状卸载形成的孔洞中运移。

（2）水力层状卸载施工完成之后，在煤层中会形成层内卸载，形成压力差，瓦斯会朝孔洞方向积聚，在孔洞内会聚集为高浓度瓦斯，形成一个瓦斯储罐，当煤层开采至孔洞周围时会有瓦斯突出的危险性。

（3）常规水力层状卸载在煤层中下部进行卸载，当煤层较厚时，采煤时常采用分层开采，在开采上部煤层时，对于支架的稳定强度有着很高的要求。

（4）常规水力层状卸载选在在煤层全层段内卸载，煤层底板会产生大量的裂缝，裂缝将巷道与水力层状卸载位置形成的直接相连，由于存在裂隙沟通，使得巷道中的空气通过煤层底板中的裂缝向抽采管中运移，会造成瓦斯抽采浓度偏低，效率不高。（5）在软煤层中进行抽采管的布置，由于软煤的强度不高，很容易塌孔，因此瓦斯抽采的有限抽采时间较短。常规水力层状卸载在软煤层中施工后会效果不佳，大大降低了水力层状卸载的预期作用，难以有效解决软煤层中的瓦斯含量过大，超过开采要求指标的问题。为此人们一直在寻找解决的办法。

发明内容

本发明提供一种软硬复合煤层水力层状卸载瓦斯抽采及防塌孔方法，可以解决常规瓦斯抽采在软煤层及软硬复合煤层内遇到的问题，有效提高软煤层及软硬复合煤层在水力层状卸载后的瓦斯抽采效率以及有效抽采时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种软硬复合煤层水力层状卸载瓦斯抽采及防塌孔方法，S1、从底板巷向上施工钻孔，根据顶板岩性条件的不同，将钻孔顶部穿过煤层段和煤层底板，延伸进煤层顶板内一至三米处形成预留钻孔；

S2、根据煤层种类的不同选择层状卸载层段，煤层为软硬复合煤层时选择卸载软煤分层，全煤层为软煤层时选择卸载上层软煤，确定层状卸载位置后开始进行层状卸载施工，施工水力冲孔；

S3、层状卸载施工完成后将抽采管通过钻孔向上深入至煤层顶板附近，将抽采管上端的花管部分放置在事先形成预留钻孔内，然后开始进行瓦斯抽采；

S4、根据计算，重复上述步骤，在多个位置施工钻孔并且进行瓦斯抽采。

进一步的，预留钻孔在施工时，根据地层条件的不同，深入煤层顶板内部的距离需要分情况讨论：

A1、若煤层直接顶为砂岩，岩性较为稳定，将抽采钻孔延伸至顶板一至三米内，使直接顶形成稳定的裂隙；具体位置取决于煤层层状卸载施工后，直接顶稳定后形成的裂隙带内；在直接顶内的钻孔段，布置抽采花管进行瓦斯抽采；