一種仿生抽放瓦斯鉆孔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生抽放瓦斯鉆孔。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的煤礦瓦斯抽采有較長的歷史，結(jié)合我國礦井的地質(zhì)和開采條件，研究和試驗(yàn)成功了本煤層、鄰近層和采空區(qū)多種抽采瓦斯方法。主要包括穿層鉆孔、平行鉆孔、交叉布孔、穿層網(wǎng)格式鉆孔、深孔預(yù)裂爆破、水力割縫、水力壓裂和水力鉆(擴(kuò))孔等本煤層瓦斯抽采方法；頂(底)板穿層鉆孔、頂(底)板巷道和頂板水平長鉆孔等鄰近層瓦斯抽采；高冒帶鉆孔、埋管抽采和地面抽采等采空區(qū)瓦斯抽采方法。
[0003]隨著煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽采技術(shù)也得到了不斷地提高和發(fā)展，我國煤礦瓦斯抽采技術(shù)大致經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。
[0004]( I)高透氣性煤層瓦斯抽采階段
50年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，獲得了成功，解決了撫順礦區(qū)向深部發(fā)展過程中的瓦斯安全問題，而且抽出的瓦斯還被作為民用燃料進(jìn)行利用。
[0005](2)鄰近層卸壓瓦斯抽采階段
50年代中期，在開采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽采上鄰近層瓦斯的試驗(yàn)在陽泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。此后在陽泉又試驗(yàn)成功利用頂板收集瓦斯巷(高抽巷)技術(shù)抽采上鄰近層瓦斯，抽采率達(dá)60~70%。到了 60年代以后，鄰近層卸壓瓦斯抽采技術(shù)在我國得到了廣泛的推廣應(yīng)用。
[0006](3)低透氣性煤層強(qiáng)化抽采瓦斯階段
由于在我國一些透氣性較差的高瓦斯煤層及有突出危險的煤層采用通常的布孔方式預(yù)抽采瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時的瓦斯威脅，從60年代開始，試驗(yàn)研究了多種強(qiáng)化抽采開采煤層瓦斯的方法，如煤層注水、水力壓裂、水力割縫、松動爆破、大直徑(擴(kuò)孔)鉆孔、網(wǎng)格式密集布孔、預(yù)裂控制爆破和交叉布孔等。在這些方法中，多數(shù)方法在試驗(yàn)區(qū)取得了提高瓦斯抽采量的效果，但仍處于試驗(yàn)階段，沒有大范圍推廣應(yīng)用。
[0007](4)綜合抽采瓦斯階段
所謂綜合抽采瓦斯就是把開采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯邊采邊抽、采空區(qū)瓦斯采后抽及地面抽采等多種方法在一個采區(qū)內(nèi)綜合使用，使瓦斯抽采量及抽采率達(dá)到最高。從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)條件，實(shí)施瓦斯綜合抽采。
[0008]抽采瓦斯方法的選擇，主要是根據(jù)礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置和開采程序以及開采地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合考慮。我國煤層的主要特點(diǎn)是煤層透氣性低、瓦斯含量高、煤層突出危險嚴(yán)重、煤層群開采、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，我國的煤層賦存條件決定了我國瓦斯抽采應(yīng)以卸壓抽采為主，由于礦井?dāng)?shù)量眾多，且煤層賦存條件復(fù)雜多樣，因此幾乎所有瓦斯抽采方法在我國都進(jìn)行過試驗(yàn)和應(yīng)用。
[0009]( I)順層密集長鉆孔抽采本層瓦斯
順層密集長鉆孔用于區(qū)域性抽采，用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題，一般鉆孔深80 m以上，孔間距3~5 m，預(yù)抽時間半年以上。
[0010]為提高抽采效果，在布孔時往往采用斜向孔及交叉鉆孔，斜向布孔有利于邊采邊抽，交叉式布孔可在不增加任何工程量的條件下，提高本煤層瓦斯抽采的效果。經(jīng)在焦作礦區(qū)及平頂山礦區(qū)開展順層交叉鉆孔抽采突出煤層瓦斯的試驗(yàn)，證明交叉布孔可避免由于鉆孔坍塌、堵孔等影響抽采效果的現(xiàn)象發(fā)生，比平行鉆孔抽采效果提高1.5倍。順層密集長鉆孔及交叉鉆孔預(yù)抽本層瓦斯見說明書附圖圖1。
[0011](2)網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采本層瓦斯
網(wǎng)格式穿層鉆孔的優(yōu)點(diǎn)是可解決突出煤層打順層孔時鉆噴孔、塌孔問題，網(wǎng)格式穿層鉆孔大面積鉆場內(nèi)靠工作面切眼側(cè)呈扇形布置16個本煤層抽采鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)如說明書附圖圖2所示。
[0012](3)大孔徑定向鉆孔抽采
利用德國進(jìn)口鉆機(jī)DDR-1200型鉆機(jī)鉆孔導(dǎo)向彎曲的特性，將鉆孔布置在裂隙帶內(nèi)，保證既有較高抽采量，又有較高的抽采濃度。定向可彎曲鉆孔可以在一個鉆場鉆進(jìn)幾個鉆孔，具有施工時間短，施工容易、費(fèi)用低，抽采范圍大，抽采瓦斯容易管理等特點(diǎn)，節(jié)約了成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益，如說明書附圖圖3所示。
[0013]仿生學(xué)是指人類模仿生物功能，來發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)。它是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一門新型邊緣科學(xué)。研究對象是生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理，并將這些原理移植于人造工程技術(shù)之中，用以發(fā)明、創(chuàng)造新技術(shù)。例如魯班的鋸子、蒼蠅與振動陀螺儀、蝙蝠與雷達(dá)等。
[0014]葉是植物獲取營養(yǎng)的機(jī)器。葉，是維管植物營養(yǎng)器官之一。其功能是進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，并有蒸騰作用，提供根系從外界吸收水和礦質(zhì)營養(yǎng)的動力。葉內(nèi)分布的維管束稱葉脈，保證葉內(nèi)的物質(zhì)輸導(dǎo)。葉脈是葉片上可見的脈紋，由貫穿在葉肉內(nèi)的維管束或維管束及其外圍的機(jī)械組織組成，為葉提供水分和無機(jī)鹽、輸出光合產(chǎn)物，葉脈在葉片中呈有規(guī)律地分布，通過葉柄與莖內(nèi)的維管組織相連。
[0015]如果將葉脈形狀和瓦斯抽采鉆孔結(jié)合起來，將會產(chǎn)生很大的瓦斯抽采優(yōu)勢，目前還沒有這方面的相關(guān)研究出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提一種仿生抽放瓦斯鉆孔，目的是大幅度提高瓦斯治理效果，并實(shí)現(xiàn)抽采工程量的經(jīng)濟(jì)、合理性。
[0017]本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔由一條主孔道和分布在主孔道兩側(cè)的若干條分支孔道組成，所述的分支孔道分布呈葉脈放射狀。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:
本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔，鉆孔長度大、分支多、角度多變，具有一定復(fù)雜性，具有有效抽采距離長、封孔量少，封孔效果好、瓦斯抽采效率高及大面積集中抽采等優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高瓦斯治理效果，并實(shí)現(xiàn)抽采工程量的經(jīng)濟(jì)、合理性。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的交叉鉆孔示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的網(wǎng)格式穿層鉆孔示意圖；
其中的數(shù)字標(biāo)號代表不同的鉆孔孔道；
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的定向可彎曲鉆孔示意圖；
圖4是本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是是本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
其中1:主孔道；2:分支孔道；3:煤層。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)施例的仿生抽放瓦斯鉆孔的平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，立體結(jié)構(gòu)如圖5所示，在煤層3中，由一條主孔道I和分布在主孔道兩側(cè)的若干條分支孔道2組成，所述的分支孔道2分布呈葉脈放射狀。
[0021]其中主孔道I的孔徑為123mm，鉆孔長度為165m，主孔道I傾角向上0.5°，高度提升300mm后保持水平，在主孔道I上，每間隔20m設(shè)置一條分支孔道2，分支孔道的孔徑為52mm，鉆孔長度為142m，分支孔傾角向上45°，高度提升300mm后保持水平。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例中是采用ZYWL-6000D型號的自動控制定向鉆，用于不同方向和曲線軌跡鉆孔的定向鉆進(jìn)施工，按照設(shè)計(jì)好的上述參數(shù)，在鉆孔時通過隨鉆測斜實(shí)時檢測，當(dāng)實(shí)際孔斜值超過了設(shè)計(jì)值，孔斜偏差信號將被放大，然后驅(qū)動糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾斜，此時的糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一套電一液伺服系統(tǒng)和一組可徑向伸縮的控制肋片，通過動作肋片調(diào)整鉆頭軸線，從而實(shí)現(xiàn)糾偏，最終得到設(shè)計(jì)好的仿生抽放瓦斯鉆孔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生抽放瓦斯鉆孔，其特征在于由一條主孔道和分布在主孔道兩側(cè)的若干條分支孔道組成，所述的分支孔道分布呈葉脈放射狀。
【專利摘要】本發(fā)明屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生抽放瓦斯鉆孔。本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔由一條主孔道和分布在主孔道兩側(cè)的若干條分支孔道組成，所述的分支孔道分布呈葉脈放射狀。本發(fā)明的仿生抽放瓦斯鉆孔，鉆孔長度大、分支多、角度多變，具有一定復(fù)雜性，具有有效抽采距離長、封孔量少，封孔效果好、瓦斯抽采效率高及大面積集中抽采等優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高瓦斯治理效果，并實(shí)現(xiàn)抽采工程量的經(jīng)濟(jì)、合理性。
【IPC分類】E21B43/30, E21F7/00
【公開號】CN105239988
【申請?zhí)枴緾N201510610357
【發(fā)明人】王雪峰, 鄧漢忠, 鄧存寶, 郝朝瑜, 高飛, 戴鳳威, 張勛, 武司苑
【申請人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月23日