一种保证松软煤层瓦斯抽采通道顺畅的方法与流程

本发明涉及一种保证瓦斯抽采通道顺畅的方法，具体是一种保证松软煤层瓦斯抽采通道顺畅的方法。

背景技术：

据统计目前中国有52％的矿井属于高瓦斯矿井，瓦斯治理是保障矿井安全高效生产的前提。然而我国松软煤层比例很高，许多矿区主采煤层均属于松软、低透、高瓦斯煤层，并且很多矿井具有煤与瓦斯突出危险。施工钻孔对煤层瓦斯提前预抽是治理瓦斯的有效手段，也是目前各个煤矿普遍采取的措施。但是，对于松软煤层中，90％以上瓦斯抽采孔形成后短暂抽采就会发生变形、长距离垮塌甚至是闭合的情况，从而阻断了瓦斯涌出和流动的通道，严重影响了瓦斯抽采效果。另外由于矿井为了有效治理瓦斯，施工的抽采孔数量很多，人力、资金及时间的投入很大，单孔成本很高，一旦发生抽采钻孔堵塞的情况就需要重新进行钻孔处理，从而造成瓦斯抽采效果与瓦斯治理投入严重的不匹配。

为了解决上述问题，专利号分别为zl201210056522.4和zl201210056441.4的中国发明专利，分别公开了协同式和分布式钻护一体化系统与使用方法，这两个发明专利采用不同的方法对瓦斯抽采钻孔全程下护孔管，从而防止钻孔坍塌影响瓦斯抽采效果。但是这两种方法均需要制备特定的护孔管，并且需要采用多种设备相互配合才能实现将护孔管放入瓦斯钻孔内进行防护的效果，导致这两种方法的资金投入大，费时费力，现场操作复杂，不具有广泛应用性。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种保证松软煤层瓦斯抽采通道顺畅的方法，采用对下向钻孔依次填充小号带孔煤球、中号带孔煤球和大号带孔煤球，从而保证瓦斯抽采通道的顺畅，提高瓦斯抽采效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种保证松软煤层瓦斯抽采通道顺畅的方法，具体步骤为：

a、根据煤层倾角的情况确定位置布置下向钻孔，通过计算在不影响钻孔抽采控制区域的基础上，使下向钻孔与水平面之间的倾角最大；

b、将已经制备好的小号带孔煤球放置在下向钻孔的孔口，给小号带孔煤球一个初始动能，小号带孔煤球在自身重力的作用下滚入钻孔底部进行填充；所述小号带孔煤球内部设有球形中空结构ⅰ、表面均匀分布多个通气孔ⅰ，球形中空结构ⅰ通过各个通气孔ⅰ与外部连通，小号带孔煤球的直径为下向钻孔直径的0.5～0.6倍；

c、重复步骤b，直至小号带孔煤球填充下向钻孔的长度为下向钻孔总长度的1/3～2/5，停止小号带孔煤球的填充；

d、将已经制备好的中号带孔煤球放置在下向钻孔的孔口，给中号带孔煤球一个初始动能，中号带孔煤球在自身重力的作用下滚入钻孔内进行填充；所述中号带孔煤球内部设有球形中空结构ⅱ、表面均匀分布多个通气孔ⅱ，球形中空结构ⅱ通过各个通气孔ⅱ与外部连通，中号带孔煤球的直径为下向钻孔直径的0.6～0.7倍；

e、重复步骤d，直至中号带孔煤球填充下向钻孔的长度为下向钻孔总长度的1/3～2/5，停止中号带孔煤球的填充；

f、将已经制备好的大号带孔煤球放置在下向钻孔的孔口，给大号带孔煤球一个初始动能，大号带孔煤球在自身重力的作用下滚入钻孔内进行填充；所述大号带孔煤球内部设有球形中空结构ⅲ、表面均匀分布多个通气孔ⅲ，球形中空结构ⅲ通过各个通气孔ⅲ与外部连通，大号带孔煤球的直径为下向钻孔直径的0.7～0.85倍；

g、重复步骤f，直至填充的大号带孔煤球距离下向钻孔的孔口距离为8～10m时，停止大号带孔煤球的填充，此长度用于后续密封下向钻孔。

进一步，所述球形中空结构ⅰ的直径为小号带孔煤球直径的1/2～3/5；通气孔ⅰ的直径为2mm～3mm；小号带孔煤球表面的通气孔ⅰ数量为每平方厘米0.4～0.5个。

进一步，所述球形中空结构ⅱ的直径为中号带孔煤球直径的3/5～2/3；通气孔ⅱ的直径为3mm～4mm；中号带孔煤球表面的通气孔ⅱ数量为每平方厘米0.3～0.4个。

进一步，所述球形中空结构ⅲ的直径为大号带孔煤球直径的2/3～3/4；通气孔ⅲ的直径为4mm～5mm；大号带孔煤球表面的通气孔ⅲ数量为每平方厘米0.2～0.3个。

进一步，所述小号带孔煤球、中号带孔煤球和大号带孔煤球的制备材料均为煤层产出的煤粉。

与现有技术相比，本发明采用依次填充小号带孔煤球、中号带孔煤球和大号带孔煤球的方式，其中各种型号的带孔煤球内部均设有球形中空结构，且通过通气孔与外界连通，通气孔均匀分布且直径为2mm～5mm，各种型号的带孔煤球对钻孔填充后能对下向钻孔起到一定的支撑作用，降低其发生垮塌、变形的可能性；另外由于煤球为球形，因此其在钻孔内相互直接接触后，仍会存在空隙，此时煤层内部的瓦斯通过各个型号的带孔煤球空隙、通气孔及内部的球形中空结构形成瓦斯抽采通道，实现瓦斯抽采的顺畅；若钻孔发生垮塌时，能垮塌的小煤块只能堵住部分通气孔，并不能将所有通气孔堵住，因此依旧能保持形成的瓦斯抽采通道顺畅，从而保证长时间高效抽采瓦斯。由于带孔煤球分为小号带孔煤球、中号带孔煤球和大号带孔煤球，由钻孔内到外采用小号-中号-大号依次填充的设计，使其形成的瓦斯抽采通道依次增大，符合钻孔瓦斯流量逐渐增加的规律，使得瓦斯抽采效率高，瓦斯抽采效果好。此外，各种型号的带孔煤球填充时均依靠下向钻孔的倾角，在自身重力的作用下，滚入下向钻孔内进行防护支撑，其无需专门的安装设备，就能确保瓦斯抽采通道顺畅，因此整个实施过程操作方便简单，便于现场使用，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明中小号带孔煤球的结构剖视图；

图2是采用本发明进行下向钻孔防护时的结构示意图。

图中：1、煤层，2、下向钻孔，3、小号带孔煤球，4、中号带孔煤球，5、大号带孔煤球，3-1、通气孔ⅰ；3-2、球形中空结构ⅰ。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1至图2所示，本发明的具体步骤为：

a、根据煤层1倾角的情况确定位置布置下向钻孔2，通过计算在不影响钻孔抽采控制区域的基础上，使下向钻孔2与水平面之间的倾角最大；

b、将已经制备好的小号带孔煤球3放置在下向钻孔2的孔口，给小号带孔煤球3一个初始动能，小号带孔煤球3在自身重力的作用下滚入钻孔底部进行填充；所述小号带孔煤球3内部设有球形中空结构ⅰ3-2、表面均匀分布多个通气孔ⅰ3-1，球形中空结构ⅰ3-2通过各个通气孔ⅰ3-1与外部连通，小号带孔煤球3的直径为下向钻孔2直径的0.5～0.6倍；

c、重复步骤b，直至小号带孔煤球3填充下向钻孔的长度为下向钻孔2总长度的1/3～2/5，停止小号带孔煤球3的填充；

d、将已经制备好的中号带孔煤球4放置在下向钻孔2的孔口，给中号带孔煤球4一个初始动能，中号带孔煤球4在自身重力的作用下滚入钻孔内进行填充；所述中号带孔煤球4内部设有球形中空结构ⅱ、表面均匀分布多个通气孔ⅱ，球形中空结构ⅱ通过各个通气孔ⅱ与外部连通，中号带孔煤球4的直径为下向钻孔2直径的0.6～0.7倍；

e、重复步骤d，直至中号带孔煤球4填充下向钻孔2的长度为下向钻孔2总长度的1/3～2/5，停止中号带孔煤球4的填充；

f、将已经制备好的大号带孔煤球5放置在下向钻孔2的孔口，给大号带孔煤球5一个初始动能，大号带孔煤球5在自身重力的作用下滚入钻孔内进行填充；所述大号带孔煤球5内部设有球形中空结构ⅲ、表面均匀分布多个通气孔ⅲ，球形中空结构ⅲ通过各个通气孔ⅲ与外部连通，大号带孔煤球5的直径为下向钻孔2直径的0.7～0.85倍；

g、重复步骤f，直至填充的大号带孔煤球5距离下向钻孔2的孔口距离为8～10m时，停止大号带孔煤球5的填充，此长度用于后续密封下向钻孔2。

进一步，所述球形中空结构ⅰ3-2的直径为小号带孔煤球3直径的1/2～3/5；通气孔ⅰ3-1的直径为2mm～3mm；小号带孔煤球3表面的通气孔ⅰ3-1数量为每平方厘米0.4～0.5个。

进一步，所述球形中空结构ⅱ的直径为中号带孔煤球4直径的3/5～2/3；通气孔ⅱ的直径为3mm～4mm；中号带孔煤球4表面的通气孔ⅱ数量为每平方厘米0.3～0.4个。

进一步，所述球形中空结构ⅲ的直径为大号带孔煤球5直径的2/3～3/4；通气孔ⅲ的直径为4mm～5mm；大号带孔煤球5表面的通气孔ⅲ数量为每平方厘米0.2～0.3个。

各种型号的带孔煤球可以采用符合所需支撑力的各种材料制备，优选小号带孔煤球3、中号带孔煤球4和大号带孔煤球5的制备材料均为煤层产出的煤粉，因为其来源广泛，便于制作,成本低，并且其为煤层本身的材料在瓦斯抽采结束后，不会对后期煤体开采出的煤体质量造成影响(即各种型号的带孔煤球能作为煤体被开采)。