一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法
本发明涉及瓦斯抽采领域，更具体地说，尤其涉及一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法。
背景技术：
1、煤层瓦斯是煤矿生产开采过程中的重要致灾因素，煤矿瓦斯治理对于防治煤矿瓦斯灾害及保障煤矿安全生产具有重要意义。瓦斯抽采是常用的瓦斯治理措施，其通过向煤层中钻孔将瓦斯抽出从而降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，以此起到防治瓦斯灾害的作用；
2、瓦斯抽采方式一般可分为顺层钻孔和穿层钻孔，穿层钻孔是指平行于煤层进行钻孔进行瓦斯抽采；而穿层钻孔是从煤层上/下方的岩层中钻孔，通过穿过岩层进行瓦斯抽出；
3、目前，在煤层瓦斯抽采的实际作业中发现，煤是一种在特定历史时期下受地质作用生成的矿物，有机质的煤化作用和后期地层应力作用使得煤体自身结构存在大量的含水、导水裂隙，在具备较好的补给条件并满足含水层储水结构的情况下，就会形成富含水的高瓦斯煤层；
4、富水煤层的导水裂隙容易降低煤层透气性甚至引发塌孔，并且在瓦斯抽采过程中极易导致钻孔通道阻塞，从而影响瓦斯抽采效率，因此针对富水煤层实现钻孔排水及瓦斯高效抽采是亟待解决问题；
5、为解决上述问题，本申请中提出一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，通过将水以分支的形式向下排出，使得上方的瓦斯抽采与排水互不干扰，以提高抽采效率解决现有技术中的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，利用煤层下方分支而出的孔洞进行排水、瓦斯抽采双重作业，包括如下几个步骤：
4、s1：在瓦斯抽采作业之前，对煤层地质进行分析，判断富水煤层所在区域，根据其分布情况预设钻孔以及排水方向；
5、s2：对煤层进行定向长钻孔形成抽采钻孔，进而根据煤层含水量以及聚水区域分布情况，向下方施加分支孔洞形成排水钻孔；
6、s3：通过将抽采管路设置为分段式的护孔管，并在排水钻孔对应位置安装转接管对接于相邻的护孔管之间，进而将排水管上端对接凸管下端，形成完整的抽采-护孔-排水管路；
7、s4：当煤层的地质条件复杂，钻孔穿过煤层岩层过程中，煤岩层裂隙水顺槽进入抽采管道，导致积水聚集时，根据积水汇聚与孔洞交叉区域施加排水钻孔，并安装对应的转接管和排水管，并在转接管外侧增设汲取孔将积水聚集，优先向下排出，最后关闭汲取孔保障后续的抽采作业；
8、s5：当抽采管道的设计不合理或者存在漏洞，以及降雨和水位变化导致地下水或其他水源进入管道形成积水时，利用转接管的分段安装，及其在第一时间配合排水管将积水向下排出，防止大量聚集；
9、s6：在抽采作业进行时，积水经由护孔管和转接管向煤层底部区域流动，而钻孔及护孔管区域形成瓦斯治理的抽采区域，在此过程中，当积水减少时瓦斯填充整个管道进行抽采。
10、上述技术方案中，通过在煤层区域向下分支的方式将积水向下排出，预防水的聚集，与此同时瓦斯在孔洞的上方进行抽采作业，使得两个工作互不干扰形成稳定的抽采作业。
11、自动控制系统和自动监测系统：
12、所述自动控制系统包括压力传感器、积水传感器、气浓度传感器、信号分析控制箱、报警装置和自动汲取装置；
13、所述压力传感器安装于转接管的外侧，用于检测外部积水对管体的压力，同时为含水量提供数据便于分析排放数据；
14、所述自动汲取装置安装于转接管的一侧，钻孔穿过煤层岩层过程中，利用积水传感器检测到水时，经信号分析控制箱分析其含水量，超过预定值时打开自动汲取装置的阀门，使得积水抽至转接管的内部，最后经排水管排出；
15、所述气浓度传感器包含氧气和氮气两种气体的浓度检测部，通过将其安装于转接管的内外两侧，检测气体的含量，根据其与积水的比例分析是否需要进行排水作业。
16、上述技术方案中，在抽采作业时，实时控制积水的排放状态以及瓦斯的抽采状态，并加以控制使得抽采作业高效便捷。
17、自动监测系统配合自动控制系统进行作业，报警装置经信号分析控制箱分别连接压力传感器、积水传感器、气浓度传感器和自动汲取装置，用于监测各个元件的工作状态，当检测到异常数据时自动发出信号进行报警，通知工作人员做出相应措施。
18、上述技术方案中，可在抽采作业以及排水作业的过程中，实时监测各个元件的运行状态，及时发现问题便于针对性的进行控制以及检修。
19、自动监测系统和自动控制系统的各个元件均安装有独立的控制器，实时监测相应元件的控制状态，传递运行状态信号的同时，防止被其余元件影响产生多重失效的情况。
20、上述技术方案中，使得各个元件之间互不干扰，形成独立的控制回路，避免出现相邻元件相互影响的情况出现。
21、所述转接管将瓦斯抽采管路的抽采主管分隔后形成分段式的护孔管，用于根据含水区域定制排水路径。
22、上述技术方案中，针对性的进行排水作业，降低管路铺设难度的同时提高了工作效率。
23、所述转接管的下端通过凸管安装排水管，用于在管路使用时，便捷进行装拆降低工作难度。
24、上述技术方案中，分体式结构便于携带运输。
25、所述排水管采用折叠管体机构，用于在装拆以及携带式降低占用空间，同时保障展开后排水作业的正常进行。
26、上述技术方案中，折叠式机构可大幅度降低施工难度，便于狭小空间内实际操作使用。
27、本发明的有益效果：
28、本发明通过将定向长钻孔下方进行施加向下分支排水钻孔，当煤层钻孔内出现积水聚集时，水在抽离的途中会向下分支流出，同时在定向长钻孔上方进行瓦斯抽采，从而保证瓦斯抽采和积水排流的互不干扰，提高抽采效率，相比于现有的抽采方式，解决了管路中积水聚集引发的阻力增大、瓦斯泄漏聚集的情况，排除了对设备以及矿井安全生产的安全隐患；
29、本发明通过转接管和护孔管的联动组装，使得排水管探入排水钻孔的内部，形成排水路径的同时防止了积水的蔓延，结构简单利于矿井内狭小空间的组装使用，降低积水排放的工作难度以提高工作效率。
技术特征：
1.一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，利用煤层下方分支而出的孔洞进行排水、瓦斯抽采双重作业，其特征在于，包括如下几个步骤：
2.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：还包括自动控制系统和自动监测系统：
3.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：自动监测系统配合自动控制系统进行作业，报警装置经信号分析控制箱分别连接压力传感器、积水传感器、气浓度传感器和自动汲取装置，用于监测各个元件的工作状态，当检测到异常数据时自动发出信号进行报警，通知工作人员做出相应措施。
4.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：自动监测系统和自动控制系统的各个元件均安装有独立的控制器，实时监测相应元件的控制状态，传递运行状态信号的同时，防止被其余元件影响产生多重失效的情况。
5.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述转接管将瓦斯抽采管路的抽采主管分隔后形成分段式的护孔管，用于根据含水区域定制排水路径。
6.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述转接管的下端通过凸管安装排水管，用于在管路使用时，便捷进行装拆降低工作难度。
7.根据权利要求所述的一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述排水管采用折叠管体结构，用于在装拆以及携带式降低占用空间，同时保障展开后排水作业的正常进行。
技术总结
本发明涉及瓦斯抽采技术领域，提供了一种富水松软煤层钻孔排水及瓦斯高效抽采方法，对煤层进行定向长钻孔形成抽采钻孔，进而根据煤层含水量以及聚水区域分布情况，向下方施加分支孔洞形成排水钻孔，通过将抽采管路设置为分段式的护孔管，并在排水钻孔对应位置安装转接管对接于相邻的护孔管之间，进而将排水管上端对接凸管下端，形成完整的抽采‑护孔‑排水管路，在抽采作业进行时，积水经由护孔管和转接管向煤层底部区域流动，而钻孔及护孔管区域形成瓦斯治理的抽采区域。本发明可形成高效的护孔及瓦斯抽采作业，同时避免积水带来的负面影响，使其与瓦斯抽采互不干扰，降低安全隐患的同时，适应于富含水的煤层抽采作业使用。
技术研发人员：胡嘉英,陈学习,杨涛,董虎子
受保护的技术使用者：华北科技学院（中国煤矿安全技术培训中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23