一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法与流程

本发明属于煤矿瓦斯抽采，具体涉及一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法。

背景技术：

1、煤矿井下瓦斯治理中，瓦斯抽采是其中极其重要的环节。为有效降低煤层瓦斯含量，行业内一般采用普通或定向钻机在本煤层巷道施工“本煤层+顺层钻孔”的瓦斯抽采模式，或在煤层底板下方岩层布置瓦斯治理专用底抽巷施工“底抽巷+穿层钻孔”的瓦斯抽采模式进行煤层瓦斯治理。

2、随着煤矿开采的深入，传统的“本煤层+顺层钻孔”(如图1所示)或者“底抽巷+穿层钻孔”(如图2所示)的瓦斯抽采模式已难以满足安全、高效、经济的生产需求。部分矿井煤层埋较深且煤体松软破碎，使用“本煤层+顺层钻孔”的瓦斯抽采模式存在钻孔施工困难、成孔率低、施工周期长，且钻孔封孔联抽后因巷道煤壁破碎裂隙发育导致钻孔漏气严重等情况，从而导致钻孔抽采效果差、服务周期短等问题。而采用“底抽巷+穿层钻孔”的瓦斯抽采模式，虽可以提高瓦斯抽采效果，但在煤层底板下方岩层中开挖专门用于瓦斯抽采的底抽巷，存在工程量大、周期长、成本费用高、安全稳定性差、维护管理难度大等缺点，且不符合绿色环保和节能减排开采的理念要求。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明提供了如下技术方案：一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，在煤巷顶板开挖布置顶板钻场，在煤巷底板下挖布置卧底钻场，采用定向钻进方式，将抽采钻孔的开孔布置在顶板钻场和卧底钻场当中，向煤层覆盖抽采钻孔，对煤层瓦斯进行抽采。

3、进一步地，在煤巷内向煤层顶板方向开口布置一条上山巷道，上山巷道的开口前安设局部通风机，用于巷道掘进和后期顶板钻场、抽采钻孔施工供风，在上山巷道内煤层顶板中开挖出满足钻机布置和钻孔施工要求的顶板钻场。

4、进一步地，抽采钻孔布置在顶板钻场的岩层中进行开孔钻进，穿过顶板钻场的岩层向下方煤层施工定向梳状钻孔。

5、进一步地，在煤巷内向煤层底板下方卧底开挖出满足钻机布置和钻孔施工要求的卧底钻场。

6、进一步地，抽采钻孔布置在卧底钻场的岩层中进行开孔钻进，穿过卧底钻场的岩层向上方煤层施工定向梳状钻孔。

7、进一步地，卧底钻场采用扩散通风，卧底钻场的施工深度不超出5m。

8、与现有技术相比，本发明的优势在于：

9、(1)成本效益：本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法施工成本较低，避免了高抽巷和底抽巷技术的额外巷道建设和维护管理成本，有助于降低煤矿的开采成本，提高经济效益。同时，对于巷道矿压显现、煤体松软破碎的煤矿，顶底板钻场技术有效解决了钻孔施工困难、成孔率低、钻孔重复施工、服务周期短、抽采效果差等问题，可以大幅减少煤矿瓦斯抽采钻孔工程量，为煤矿节约瓦斯治理成本。

10、(2)安全性：顶底板钻场技术通过在煤层顶底板开挖钻场进行瓦斯抽采，减少了在煤层顶板上方或底板下方岩层进行大规模掘进巷道施工高抽巷或底抽巷的风险，降低了地质灾害和安全风险。同时，由于顶底板钻场技术钻孔在顶底板岩层开孔布置，相比本煤层顺层钻孔，钻孔的密封性较好，可以有效防止瓦斯泄漏和积聚。而高抽巷和底抽巷的建设使用对矿井的整体稳定性有一定影响，尤其是在地质条件复杂的情况下，可能造成巷道塌方、瓦斯积聚等安全隐患。

11、(3)适应性：顶底板钻场技术具有较强的适应性和灵活性，钻场和钻孔的布置可以更加灵活，在较小的空间范围内实现瓦斯抽采。通过调整钻场布置、钻孔设计和抽采工艺，可以实现对不同煤层和瓦斯赋存条件的瓦斯抽采。同时，顶底板钻场技术施工周期短，可以快速响应瓦斯抽采需求。而传统的高抽巷和底抽巷技术可能受到空间限制而难以实施，并且施工周期长，尤其是在煤矿地质条件较为复杂，存在较多断层、陷落柱、褶皱或岩浆侵入等构造时，可能受到较大限制。

12、(4)技术创新：顶底板钻场技术具有较高的创新性和实用性，有效解决了特殊瓦斯地质条件下传统的“本煤层+顺层钻孔”和“底抽巷+穿层钻孔”的瓦斯抽采模式在方案设计、施工组织和效率效益等方面存在的弊病，为煤矿瓦斯治理提供了一种新的瓦斯抽采模式，为煤矿瓦斯抽采技术的进步提供了新的方向，推动了煤矿行业的技术创新和发展。

13、(5)环保和节能减排：顶底板钻场技术可以减少矿井废弃物的产生和对环境的污染，有助于降低能源消耗和碳排放，实现节能减排目标。而高抽巷和底抽巷的建设使用可能导致地表的沉陷和变形，且巷道大规模开挖产生大量的废弃矸石如无法利用，会对周边环境进一步产生破坏影响，不利于煤矿绿色可持续发展。

1.一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：在煤巷顶板开挖布置顶板钻场，在煤巷底板下挖布置卧底钻场，采用定向钻进方式，将抽采钻孔的开孔布置在顶板钻场和卧底钻场当中，向煤层覆盖抽采钻孔，对煤层瓦斯进行抽采。

2.根据权利要求1所述的一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：在煤巷内向煤层顶板方向开口布置一条上山巷道，上山巷道的开口前安设局部通风机，用于巷道掘进和后期顶板钻场、抽采钻孔施工供风，在上山巷道内煤层顶板中开挖出满足钻机布置和钻孔施工要求的顶板钻场。

3.根据权利要求2所述的一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：抽采钻孔布置在顶板钻场的岩层中进行开孔钻进，穿过顶板钻场的岩层向下方煤层施工定向梳状钻孔。

4.根据权利要求1所述的一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：在煤巷内向煤层底板下方卧底开挖出满足钻机布置和钻孔施工要求的卧底钻场。

5.根据权利要求4所述的一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：抽采钻孔布置在卧底钻场的岩层中进行开孔钻进，穿过卧底钻场的岩层向上方煤层施工定向梳状钻孔。

6.根据权利要求4所述的一种本煤层顶底板钻场定向钻进瓦斯抽采方法，其特征在于：卧底钻场采用扩散通风，卧底钻场的施工深度不超出5m。