一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯抽采，具体为一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法。

背景技术：

1、煤层瓦斯既是灾害性气体，也是煤矿特有的资源。实现煤层开采过程的瓦斯抽采，既可防治瓦斯灾害，减少环境污染，还可以增加能源利用率，达到矿井安全生产、环境保护、新能源供给等多重效果。

2、对于厚煤层综放工作面瓦斯抽采，目前的抽采方法按地点分，有开采层、邻近层、采空区和围岩抽采；按地应力对比分，有未卸压和卸压抽采；按时间对比分，有采(掘)前预抽、边采(掘)边抽、采后抽采。但厚煤层在回采过程中，由于煤层厚度较大、原始瓦斯含量较高、瓦斯压力大等因素的影响，瓦斯抽采达标的周期会延长，如果只采用单一的方法来抽采煤层瓦斯，其不仅效率低，而且效果也不够理想，达不到预期的抽采效果；若综合多种方法，又会造成瓦斯抽采方法不协调、布置不合理等问题，抽采的效率及效果反而会适得其反。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，掌握厚煤层综放工作面瓦斯抽采理论，综合考虑采前煤层瓦斯预抽、上隅角瓦斯抽采、煤层卸压三重效应的钻孔布置，形成适用于厚煤层综放工作面区域瓦斯分域协同高效抽采方法。能够同时满足厚煤层综放工作面瓦斯抽采要求，大幅度降低瓦斯防治成本，减少碳排放，确保矿井安全生产。解决了背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，包括以下步骤：

4、s1、施工前理论分析

5、通过对待抽采区域的煤炭资源赋存状况、水文地质条件、岩石及地质力学情况进行分析，确定该区域的煤层地质条件与瓦斯储运规律；

6、s2、厚煤层综放工作面回采前瓦斯抽采

7、通过对钻孔水力压裂增透后，对煤层开展采前瓦斯预抽，降低煤层瓦斯含量，为煤层开采后抽采卸压瓦斯做好准备；

8、s3、厚煤层综放工作面高层位卸压瓦斯抽采

9、在预抽钻孔抽采瓦斯流量衰减后，通过增加高层位高位钻孔抽采高层位的煤层卸压瓦斯，对煤层瓦斯进行强化抽采；

10、s4、厚煤层综放工作面卸压瓦斯上隅角立管埋管抽采

11、在上隅角铺设抽气管，抽采底层位卸压瓦斯，对煤层瓦斯进行补充抽采。

12、进一步地，在s2中，为提高煤层瓦斯预抽效果，钻孔开始即进行水力压裂处理；其中，一号孔从孔底开始压裂，压裂最终位置距离孔底9m，压裂1次；三号孔从孔底开始压裂，压裂最终位置距离孔底30m，压裂2次；压裂间隔15m，轨道顺槽4个钻孔为一组，预抽钻孔的间距为3～6m。

13、进一步地，在预抽钻孔水力压裂的过程中，通过钻孔窥视对裂隙进行监测，确定水力压裂的影响范围，为后续钻孔设计提供依据。

14、进一步地，水力压裂的次数根据顶板岩层的结构和岩层厚度确定，从钻孔底部逐步向孔口压裂，压裂间隔为10～15m，压裂最终位置距离孔口15～20m。

15、进一步地，在s3中，每间隔60～80m设置一个高位钻场，高层位终孔距离顶板为10～20m，并根据煤层覆岩“三带”高度具体确定终孔距离。

16、进一步地，高位钻孔呈扇形布置，布置上下两排，上排孔距钻场底板2.0m，下排孔距钻场底板1.5m，第一排钻孔距离钻场边缘0.4～1.0m，其余钻孔间距为0.8～1.0m。

17、进一步地，在s4中，在上隅角设置瓦斯抽采系统，沿抽采工作面尾部回风巷底板布置抽采支管，支管管路随着工作面的推进方向延伸，并在支管管路上每间隔12～15m设置一个筛孔立管，立管采用直径为350～400mm的pe管路作为抽采干管；筛孔立管底部用道木固定，以保证筛孔立管受到采动影响而倾斜，从而对采空区瓦斯不间断进行抽采。

18、技术方案的原理及有益效果是：

19、1、本发明提供的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，结合预裂、预抽、卸压集于一体，通过采前水力压预裂，配合设置预抽钻孔抽采煤层瓦斯，降低煤层瓦斯含量，配合高层位高位钻孔强化抽采卸压瓦斯，同时在上隅角铺设立管埋管补充抽采，抽采低层位瓦斯，形成多种抽采手段协同递进抽采的瓦斯抽采系统，有效地解决了单一措施抽采效果差以及多种方法交叉影响的问题，明显降低科技瓦斯防治成本及措施，提供瓦斯抽采效果，对矿井安全生产提供重要助力；

20、2、本发明提供的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，构建了一种“低+高”多层位卸压瓦斯抽采的空间布局，充分考虑卸压瓦斯抽采条件，通过对抽采区域合理分域，形成适用于厚煤层综放开采瓦斯分域抽采方法，有效提高瓦斯抽采流量、抽采浓度以及现场瓦斯抽采效果，实现了厚煤层瓦斯抽采系统综合评价结果达标，保证安全高效回采；

21、3、本发明提供的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，通过大面积采前预抽，实现在回采前对区域内煤层瓦斯进行抽采，降低煤层瓦斯含量，符合本领域目前煤矿发展的趋势；

22、4、本发明提供的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，通过在厚煤层综放工作面实施上隅角立管埋管采空区抽采技术，解决了工作面上隅角及回风巷瓦斯超限问题，为工作面安全回采提供了强有力保障。

技术特征：

1.一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，在s2中，为提高煤层瓦斯预抽效果，钻孔开始即进行水力压裂处理；其中，一号孔从孔底开始压裂，压裂最终位置距离孔底9m，压裂1次；三号孔从孔底开始压裂，压裂最终位置距离孔底30m，压裂2次；压裂间隔15m，轨道顺槽4个钻孔为一组，预抽钻孔的间距为3～6m。

3.根据权利要求2所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，在预抽钻孔水力压裂的过程中，通过钻孔窥视对裂隙进行监测，确定水力压裂的影响范围，为后续钻孔设计提供依据。

4.根据权利要求2所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，水力压裂的次数根据顶板岩层的结构和岩层厚度确定，从钻孔底部逐步向孔口压裂，压裂间隔为10～15m，压裂最终位置距离孔口15～20m。

5.根据权利要求1所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，在s3中，每间隔60～80m设置一个高位钻场，高层位终孔距离顶板为10～20m，并根据煤层覆岩“三带”高度具体确定终孔距离。

6.根据权利要求5所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，高位钻孔呈扇形布置，布置上下两排，上排孔距钻场底板2.0m，下排孔距钻场底板1.5m，第一排钻孔距离钻场边缘0.4～1.0m，其余钻孔间距为0.8～1.0m。

7.根据权利要求1所述的一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，其特征在于，在s4中，在上隅角设置瓦斯抽采系统，沿抽采工作面尾部回风巷底板布置抽采支管，支管管路随着工作面的推进方向延伸，并在支管管路上每间隔12～15m设置一个筛孔立管，立管采用直径为350～400mm的pe管路作为抽采干管；筛孔立管底部用道木固定，以保证筛孔立管受到采动影响而倾斜，从而对采空区瓦斯不间断进行抽采。

技术总结本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，公开了一种厚煤层综放工作面区域的瓦斯分域协同高效抽采方法，包括S1、施工前理论分析；S2、厚煤层综放工作面回采前瓦斯抽采；S3、厚煤层综放工作面高层位卸压瓦斯抽采；S4、厚煤层综放工作面卸压瓦斯上隅角立管埋管抽采；本发明充分考虑煤矿瓦斯抽采条件，通过合理布局，对不同区域的煤层瓦斯合理分域，形成适用于厚煤层综放开采瓦斯分域抽采方法，有效提高瓦斯抽采流量、抽采浓度及抽采效果，解决了厚煤层原始瓦斯含量高、煤层透气性低、瓦斯抽采达标抽期长等问题，实现了特厚高瓦斯煤层瓦斯的高效抽采，降低瓦斯治理成本，提高煤层瓦斯利用，减少碳排放，为确保矿井安全生产提供重要保障。技术研发人员：邵秋冬,李其平,任兴鹏,田燕彪,郭利,李本海,邵光雷,李亚龙,樊立国,禹东海,王凯,蔡涵,苗壮,李朋,刘灿受保护的技术使用者：新疆昌吉市菏泽腾达矿业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4