一种递进掩护式瓦斯卸压抽采方法与流程

本发明涉及一种递进掩护式瓦斯卸压抽采方法，尤其适用于当瓦斯压力达到2.0MPa或者打钻期间发生动力现象的煤层区域，属高瓦斯突出的煤层开采技术领域。

背景技术：

我国高瓦斯突出的煤层具有微孔隙、低渗透、高吸附的特点，使得采前瓦斯预抽难、瓦斯预抽效果差，因此必须采取专门的措施来增加煤层透气性，提高瓦斯抽采率。水力割缝、水力冲孔等水力化措施是目前主要的卸压增透方法，通过在钻孔内破坏煤体，形成卸压空间，使得周围煤体渗透率提高。但是，由于煤层赋存复杂多变，煤体结构软硬不均，对于不同的瓦斯地层，各种方法的应用效果也不同，单一的水利化方法难以满足区域内不同条件煤体的治理要求。为了解决这一系列问题，有效的减少高瓦斯突出煤层中穿层钻孔的喷孔、堵孔现象，本发明提出一种递进掩护式瓦斯卸压抽采方法，实现区域煤体的整体卸压增透，减少预抽钻孔数量和长度，提高了煤层瓦斯预抽率。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种安全、高效、经济，能有效解决现有钻孔卸压增透技术适用性较差的问题，结合水力冲孔与水力割缝的技术优势，建立底板穿层条件下普通钻孔和“钻-冲-割”钻孔的耦合模式，将钻孔划分为隔断孔、掩护孔和卸压孔，通过优化分析钻孔施工的先后顺序及其空间位置，增加了穿层钻孔的影响范围和卸压效果，从而实现区域瓦斯的高效抽采。

技术方案：本发明的递进掩护瓦斯卸压抽采方法，包括如下步骤：

a.从底板巷向上方煤巷两侧的煤层施工穿层上隔断孔和下隔断孔；

b.对上隔断孔和下隔断孔进行瓦斯预抽采，上隔断孔抽采瓦斯隔断煤巷上帮瓦斯向煤巷运移，下隔断孔抽采瓦斯隔断煤巷下帮瓦斯向煤巷运移；

c.在上隔断孔和下隔断孔之间，从底板巷向上方的煤层间隔施工多个穿层掩护孔进行瓦斯预先抽采，降低煤层中的瓦斯含量和压力，防止喷孔发生；

d.预抽一段时间后，煤层中的瓦斯含量和压力逐渐降低，当煤层瓦斯压力趋于稳定后，在多个穿层掩护孔的掩护下施工多个穿层卸压钻孔，采用“钻-冲-割”一体化作业方法，使穿层卸压钻孔内产生大量卸压空间，在煤层中形成裂隙网络，从而使煤层瓦斯大量解吸流动，在煤巷掘进区域以及煤巷条带内实现卸压；

e.煤巷条带区域实现卸压后，煤层的有效应力降低，渗透率增大，再从底板巷向上方的煤巷两侧附近的煤层施工多个穿层强化抽采孔，对预抽区域进行强化瓦斯抽采，进一步降低瓦斯压力和含量；

f.重复步骤a-e多次，完成多组递进掩护瓦斯卸压钻孔，钻孔组组间距b为6m，有利于孔间相互耦合实现对煤体均匀卸压，实现高瓦斯突出煤层的煤巷条带区域的整体卸压消突。

所述的上隔断孔和下隔断孔各至少为2个，上隔断孔之间的孔间距和上隔断孔之间的孔间距分别为2.5-3.5m。

所述的多个穿层掩护孔为2-4个,孔间距a为2.5-3.5m。

所述的多个穿层卸压钻孔为2-4个,孔间距a为2.5-3.5m。

所述的多个穿层强化抽采孔至少有2个,孔间距a为2.5-3.5m。

如果煤巷条带区域内有断层、或构造煤的特殊地质构造时，可增加穿层卸压钻孔的数量，保证区域煤体整体卸压。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明针对高瓦斯突出煤层由于具有较强的突出倾向性，直接通过钻孔施工卸压增透措施，会对原始煤体产生剧烈扰动，诱发喷孔的现象，建立了底板穿层条件下普通钻孔和冲割钻孔的耦合模式，将钻孔划分为隔断孔、掩护孔和卸压孔，通过优化分析钻孔施工的先后顺序及其空间位置，有序实现整体卸压增透，破解了普通钻孔瓦斯抽采存在的“孤岛”效应，避免出现消突空白带和喷孔现象，显著提升了钻孔施工速度，增加煤层透气性，提高瓦斯抽采效率，进而减少预抽钻孔数量，缩短预抽时间，对不同赋存状态的煤层均具有良好的适应性。不仅增加了穿层钻孔的影响范围和卸压效果，而且实现了区域瓦斯的高效抽采。本发明在现场应用效果显著，递进掩护式瓦斯卸压抽采方法实施后，瓦斯抽采浓度和流量都有所提升，预抽高突煤层煤巷条带瓦斯的穿层钻孔数减少了32.5％，穿层钻孔长度减少了42.9％，煤巷区域消突效果显著，掘进速度明显提高，该技术起到了良好的卸压增透效果，为高突煤层瓦斯抽采提供了可靠的技术保障。其方法简单，操作方便，安全、高效、经济适用，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的递进掩护式瓦斯卸压抽采方法示意图；

图2是本发明的钻孔布置平面示意图。

图中：1-底板巷，2-煤层，3-煤巷，4-上隔断孔，5-上隔断孔，6-下隔断孔，7-下隔断孔，8-上穿层掩护孔，9-中穿层掩护孔，10-下穿层掩护孔，11-上穿层卸压钻孔，12-中穿层卸压钻孔，13-下穿层卸压钻孔，14-裂隙网络，15-上穿层强化抽采孔，16-下穿层强化抽采孔，a-孔间距，b-钻孔组间距。

具体实施方式

本发明的递进掩护瓦斯卸压抽采方法，包括如下步骤：

a.从底板巷1向上方煤巷3两侧的煤层2施工穿层上隔断孔和下隔断孔；所述的上隔断孔和下隔断孔各至少为2个，上隔断孔之间的孔间距和上隔断孔之间的孔间距a分别为2.5-3.5m。

b.对上隔断孔和下隔断孔进行瓦斯预抽采，上隔断孔抽采瓦斯隔断煤巷上帮瓦斯向煤巷3运移，下隔断孔抽采瓦斯隔断煤巷下帮瓦斯向煤巷3运移；

c.在上隔断孔和下隔断孔之间，从底板巷1向上方的煤层2间隔施工多个穿层掩护孔进行瓦斯预先抽采，降低煤层中的瓦斯含量和压力，防止喷孔发生；所述的多个穿层掩护孔为2-4个,孔间距a为2.5-3.5m。

d.预抽一段时间后，煤层2中的瓦斯含量和压力逐渐降低，当煤层瓦斯压力趋于稳定后，在多个穿层掩护孔的掩护下施工多个穿层卸压钻孔，多个穿层卸压钻孔为2-4个,孔间距a为2.5-3.5m。采用“钻-冲-割”一体化作业方法，使穿层卸压钻孔内产生大量卸压空间，在煤层2中形成裂隙网络14，从而使煤层2瓦斯大量解吸流动，在煤巷3掘进区域以及煤巷3条带内实现卸压；

e.煤巷3条带区域实现卸压后，煤层2的有效应力降低，渗透率增大，再从底板巷1向上方的煤巷3两侧附近的煤层2施工多个穿层强化抽采孔，多个穿层强化抽采孔至少有2个,孔间距a为2.5-3.5m。对预抽区域进行强化瓦斯抽采，进一步降低瓦斯压力和含量；

f.重复步骤a-e多次，完成多组递进掩护瓦斯卸压钻孔，钻孔组组间距b为6m，有利于孔间相互耦合实现对煤体均匀卸压，实现高瓦斯突出煤层的煤巷条带区域的整体卸压消突。

如果煤巷条带区域内有断层、或构造煤的特殊地质构造时，可增加穿层卸压钻孔的数量，保证区域煤体整体卸压。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，待开采高突煤层2，瓦斯压力达到2.0MPa且者打钻期间发生喷孔等动力现象，突出危险比较大，通过合理布置多个穿层钻孔和多个穿层卸压钻孔，使得区域煤体整体卸压。首先，从底板巷1向上方煤层2煤巷3附近施工2个穿层上隔断孔4、5，和2个下隔断孔6、7，进行瓦斯预抽采。通过上隔断孔4、5抽采煤层2中的瓦斯，隔断煤巷上帮瓦斯向煤巷3运移，通过下隔断孔6、7抽采煤层2中的瓦斯，隔断煤巷下帮瓦斯向煤巷3运移。然后，从底板巷1向上方煤层2煤巷3附近施工上中下3个穿层掩护孔8、9、10，预期抽采部分瓦斯，降低瓦斯含量和压力，掩护穿层卸压钻孔的施工，防止喷孔发生；预抽瓦斯一定时间，使煤层2中瓦斯含量和压力降低后，施工上中下3个穿层卸压钻孔11、12、13，采用已有的“钻-冲-割”一体化作业方法技术，使上中下3个穿层卸压钻孔11、12、13内产生大量卸压空间，形成裂隙网络14，煤层2瓦斯大量解吸流动，煤巷3掘进区域以及煤巷3条带实现整体卸压；煤巷3条带区域实现整体卸压后，煤层2有效应力降低，渗透率增大，从底板巷1向上方煤层2煤巷3附近施工上下2个穿层强化抽采孔15、16，对预抽区域进行强化瓦斯抽采，进一步降低瓦斯压力和含量，重复上述步骤多次，完成多组递进掩护瓦斯卸压钻孔，图2中所示有4组，钻孔组组间距b为6m，有利于孔间相互耦合实现对煤体均匀卸压，从而实现高瓦斯突出煤层2煤巷3条带区域的整体卸压消突。

如图2所示，2个上隔断孔4、5和2个下隔断孔6、7均间隔布置，孔间距a为3m，上隔断孔4、5分别距煤巷2上帮14m、13m，下隔断孔6、7分别距煤巷2下帮12m、13m，确保其卸压控制范围大于15m；上下穿层掩护孔8、10，孔间距a为3m，上穿层掩护孔8距煤巷2上帮4m，下穿层掩护孔10距煤巷2下帮1.5m，中穿层掩护孔9位于煤巷内，距煤巷2上帮1m；中穿层卸压钻孔12和中穿层掩护孔9穿插间隔布置，孔间距a为3m，距煤巷2上帮1m；上穿层卸压钻孔11位于上隔断孔4、5和上掩护孔8的中部位置，距煤层2上帮8m，下穿层卸压钻孔13位于下隔断孔6、7和下掩护孔10的中部位置，距煤巷2下帮7m；上下穿层强化抽采孔15和16间隔布置，且分别和上下穿层掩护孔8和10间隔布置，孔间距a均为3m，上穿层强化抽采孔15位于上穿层掩护孔8下方1m，距煤巷2上帮3m，下穿层强化抽采孔16位于下穿层掩护孔10下方1m，距煤巷2下帮2.5m，钻孔组间距b为6m。