[发明专利]煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法

说明书

一种煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法，该方法先利用近水平本煤层探查定向孔查明取样区域内煤层起伏变化规律，完成取样点和取样定向孔设计；然后分段进行定向钻进确保定向孔沿设计轨迹钻进至取样点，再利用保压密闭取样钻具进行取样钻进和煤样保压采取，直至完成所有取样点煤样采取。该方法充分利用了定向孔钻孔轨迹实时测控和长距离钻进优点及保压密闭取样装置耐压密封特性，既提高了井下近水平煤样的采取深度，又可精确控制采样精度，实现单孔多次定点取样，更能对采取的煤样进行保压密闭，避免瓦斯气体逸散，确保煤层瓦斯参数测试的准确性，为矿井工程设计与评估提供准确的参考依据。

技术领域

本发明涉及煤矿安全和煤田地质与勘探的技术领域，尤其涉及一种煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法。

背景技术

高瓦斯、瓦斯突出矿井煤炭产量占我国煤炭产量30％，煤与瓦斯突出事故时有发生，对矿井安全生产造成很大威胁。通过工程施工对瓦斯进行抽采利用之前，需要采取煤样进行瓦斯含量测试，为瓦斯抽采工程合理设计提供指导；同时，瓦斯抽采治理结束后，还需要进行瓦斯残余含量测试，以检验瓦斯抽采效果是否满足相关规范要求。

目前煤矿井下煤样采取方法主要有钻屑取样法、套管取芯法、绳索取芯法、压风取芯法和密闭取芯法等，在操作中存在以下问题和不足：①取样深度较浅，最深仅为80m，无法满足超前区域瓦斯参数测定和评价需要；②取样精度低，无法控制和测量实际取样点的具体空间位置和与设计取样点的偏差；③取样过程中瓦斯快速释放，取样结果失真明显；④一个钻孔只能完成一个取样点取样，工程量大且浪费。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法，其能解决现有技术中取样深度浅、精度低、结果易失真、单孔单次取样等缺陷。

为解决上述问题，本发明公开了一种煤矿井下近水平长距离煤样保压定点密闭采取方法，包括以下步骤：

步骤一：取样定向孔的轨迹设置，通过取样区域的探查，确定所需的取样定向孔，所述取样定向孔沿煤层起伏延伸，呈近水平布置，所述取样定向孔由套管孔段、定向孔段和取样孔段组成，所述套管孔段靠近孔口，所述套管孔段后以定向孔段和取样孔段依次交替设置，所述套管孔段深度≥9m，而定向孔段直径≥120mm，取样孔段长度为1.2～1.5m；

步骤二：取样定向孔的套管孔段施工，采用逐级回转扩孔技术施工，并下入套管封孔后连接好孔口装置；

步骤三：取样定向孔的定向孔段施工，钻孔实钻轨迹与设计轨迹偏差控制在0.5m以内，钻进至设计取样点后开启泥浆泵采用大泵量冲孔半小时，并快速提出孔内钻具；

步骤四：取样定向孔的取样孔段施工，并进行煤样保压密闭采取；

步骤五：气密性测试，若检测合格，取样成功，若检测不合格，重复步骤四再次取样；

步骤六：单孔多次保压定点密闭取样，重复步骤三至步骤五，对多个取样点的煤样进行保压密闭采取。

其中：在步骤一中还包含如下子步骤：

步骤1.1：取样点参数平面设计，根据矿井工程设计或评估需要，确定取样点平面坐标参数；

步骤1.2：探查定向孔施工，在取样区域内施工探查定向孔，查明取样区域内煤层起伏变化规律；

步骤1.3：取样点参数剖面设计，根据探查定向孔查明的煤层起伏变化规律，确定取样点剖面坐标参数；