本發(fā)明涉及煤礦開采，尤其涉及一種回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、深部煤炭開采所面臨的地應力大、煤質(zhì)松軟破碎的問題將持久影響煤礦的瓦斯抽采，煤質(zhì)松軟破碎所帶來的直接問題是煤層中瓦斯含量變大、瓦斯抽采難度增加，采用開采淺部煤炭時實施的順層鉆孔抽采已難以滿足煤礦的安全生產(chǎn)需要。

2、隨著大功率定向鉆機的研發(fā)成功，我國煤礦瓦斯治理正興起以定向鉆孔抽采方法來解決松軟破碎低透氣性煤層中的瓦斯問題，但大功率定向鉆機在松軟破碎煤層中鉆進時，掉鉆、鉆孔難以成孔及鉆孔長度不足百米的問題異常突出，深部煤炭資源開采依然面臨瓦斯難以解決的挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種提高了鉆孔抽采效率、對回采工作面初采段和回采段的瓦斯均能抽采的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，包括相鄰設置的回采工作面和準備工作面，所述回采工作面具有進風巷和回風巷，所述進風巷和所述回風巷的下部的巖層中分別布置有第一底抽巷和第二底抽巷，所述第一底抽巷和所述第二底抽巷的末端連接有第一聯(lián)絡巷，所述第一底抽巷和所述第二底抽巷的中部連接有第二聯(lián)絡巷，所述第一聯(lián)絡巷朝向所述回采工作面的煤層開設有第一穿層定向預抽孔和穿層定向高位孔，所述第二聯(lián)絡巷內(nèi)開設有第二穿層定向預抽孔。

3、可選的，所述第一底抽巷和所述第二底抽巷位于所述回采工作面和所述準備工作面之間的下部巖層中。

4、可選的，所述回采工作面還具有回采工作面切眼，所述第一底抽巷和所述第二底抽巷均延伸設置于所述回采面切眼后方20至30m。

5、可選的，所述第二聯(lián)絡巷與所述第一聯(lián)絡巷的距離為180至200m。

6、可選的，所述第一穿層定向預抽孔、所述第二穿層定向預抽孔和所述穿層定向高位孔均采用帶有軌跡測量和定位系統(tǒng)的定向鉆機施工，所述定向鉆機的扭矩為1000至3000n.m，所述定向鉆機施工長度為500至8000m。

7、可選的，所述穿層定向高位孔鉆孔布置在所述回采工作面的中軸線與所述回風巷之間的煤層頂部巖層中，鉆孔開孔位置與所述第二聯(lián)絡巷的頂板的距離為0m，鉆孔的仰角為30°至45°，所述穿層定向高位孔的終孔布置在煤層頂板的上方的3至5m，且其鉆孔長度大于回采工作面初采段的長度，所述穿層定向高位孔鉆孔的長度為150至200m，開孔間距和終孔間距均為0.3至0.5m。

8、可選的，所述第一穿層定向預抽孔的終孔位于所述煤層中，所述第一穿層定向預抽孔具有水平段，所述水平段布置于所述煤層中，且長度為100至120m，所述第一穿層定向預抽孔與所述煤層的夾角為15°至30°；

9、位于所述回采工作面的中軸線與所述回風巷之間的第一穿層定向預抽孔，鉆孔布置在所述穿層定向高位孔下方的0.8至1m，且在相鄰的兩個所述穿層定向高位孔之間的空隙開孔，鉆孔間距為1至1.5m，鉆孔長度為150至180m；

10、位于所述回采工作面的中軸線與所述進風巷之間的第一穿層定向預抽孔與所述第一聯(lián)絡巷的頂板的距離為0.3至0.5m，采用上排布置兩個鉆孔、下排布置一個鉆孔的方式開孔，上下布置的鉆孔間距為1至1.5m，且下排鉆孔位于上排兩個鉆孔之間，鉆孔長度為150至180m。

11、可選的，當所述第一穿層定向預抽孔延伸至所述煤層時，所述第一穿層定向預抽孔在其主孔兩側沿所述煤層的展布方向開設有第一穿層定向預抽孔分支孔，所述第一穿層定向預抽孔分支孔的長度為60至80m，兩個所述第一穿層定向預抽孔分支孔的開孔間距為20至30m。

12、可選的，所述第一穿層定向預抽孔的主孔進行護孔。

13、本發(fā)明第二方面提供了一種回采工作面大面積預抽采方法，用于完成上述任一實施例所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，包括以下步驟：

14、s1、沿所述回采工作面的進風巷和回風巷的下部的巖層中分別施工所述第一底抽巷和所述第二底抽巷；

15、s2、所述第一底抽巷和所述第二底抽巷施工至回采工作面切眼的位置后，繼續(xù)向所述回采工作面后部施工一段長度，并在所述第一底抽巷和所述第二底抽巷的末端施工所述第一聯(lián)絡巷；

16、s3、在所述第一聯(lián)絡巷內(nèi)布置定向鉆機向所述回采工作面的煤層施工所述第一穿層定向預抽孔和所述穿層定向高位孔，同時在所述第一底抽巷和所述第二底抽巷的中部施工第二聯(lián)絡巷，再在所述第二聯(lián)絡巷內(nèi)施工所述第二穿層定向預抽孔。

17、本發(fā)明實施例提供的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果：

18、本發(fā)明實施例提供的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)及方法，此抽采系統(tǒng)通過施工第一底抽巷和第二底抽巷，施工第一聯(lián)絡巷和第二聯(lián)絡巷以連通兩個底抽巷，使兩個底抽巷形成全風壓通風系統(tǒng)，通過施工第一穿層定向預抽孔，能夠實現(xiàn)對煤層大面積穿層預抽，實現(xiàn)回采工作面兩側順槽巷道的抽采達標，保證了施工的安全性，通過施工穿層定向高位孔，能夠實現(xiàn)對回采工作面頂板裂隙帶抽采，從而保證了回采工作面初采和正常回采期間瓦斯治理的需要，通過施工第二穿層定向預抽孔，實現(xiàn)了對回采工作面煤體瓦斯進行預抽，此抽采系統(tǒng)解決了回采工作面初采段的瓦斯無法抽采的難題，提前在底抽巷內(nèi)施工穿層定向預抽孔，縮短鉆孔施工工期的同時，又避免了因定向鉆孔無法在松軟破碎煤層中鉆進、鉆進時掉鉆和鉆孔塌孔的問題，更解決了在低透氣性難抽煤層中無法進行持續(xù)性抽采的問題。

技術特征：

1.一種回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，包括相鄰設置的回采工作面(10)和準備工作面(11)，所述回采工作面(10)具有進風巷(1)和回風巷(2)，所述進風巷(1)和所述回風巷(2)的下部的巖層中分別布置有第一底抽巷(4)和第二底抽巷(5)，所述第一底抽巷(4)和所述第二底抽巷(5)的末端連接有第一聯(lián)絡巷(6)，所述第一底抽巷(4)和所述第二底抽巷(5)的中部連接有第二聯(lián)絡巷(12)，所述第一聯(lián)絡巷(6)朝向所述回采工作面(10)的煤層(18)開設有第一穿層定向預抽孔(8)和穿層定向高位孔(9)，所述第二聯(lián)絡巷(12)內(nèi)開設有第二穿層定向預抽孔(13)。

2.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述第一底抽巷(4)和所述第二底抽巷(5)位于所述回采工作面(10)和所述準備工作面(11)之間的下部巖層中。

3.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述回采工作面(10)還具有回采工作面切眼(3)，所述第一底抽巷(4)和所述第二底抽巷(5)均延伸設置于所述回采工作面切眼(3)后方20至30m。

4.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述第二聯(lián)絡巷(12)與所述第一聯(lián)絡巷(6)的距離為180至200m。

5.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述第一穿層定向預抽孔(8)、所述第二穿層定向預抽孔(13)和所述穿層定向高位孔(9)均采用帶有軌跡測量和定位系統(tǒng)的定向鉆機施工，所述定向鉆機的扭矩為1000至3000n.m，所述定向鉆機施工長度為500至8000m。

6.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述穿層定向高位孔(9)鉆孔布置在所述回采工作面(10)的中軸線與所述回風巷(2)之間的煤層頂部巖層(22)中，鉆孔開孔位置與所述第二聯(lián)絡巷(12)的頂板的距離為0m，鉆孔的仰角為30°至45°，所述穿層定向高位孔(9)的終孔布置在煤層頂板(20)的上方的3至5m，且其鉆孔長度大于回采工作面初采段(16)的長度，所述穿層定向高位孔(9)鉆孔的長度為150至200m，開孔間距和終孔間距均為0.3至0.5m。

7.根據(jù)權利要求1所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述第一穿層定向預抽孔(8)的終孔位于所述煤層(18)中，所述第一穿層定向預抽孔(8)具有水平段，所述水平段布置于所述煤層(18)中，且長度為100至120m，所述第一穿層定向預抽孔(8)與所述煤層(18)的夾角為15°至30°；

8.根據(jù)權利要求7所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，當所述第一穿層定向預抽孔(8)延伸至所述煤層(18)時，所述第一穿層定向預抽孔(8)在其主孔兩側沿所述煤層(18)的展布方向開設有第一穿層定向預抽孔分支孔(21)，所述第一穿層定向預抽孔分支孔(21)的長度為60至80m，兩個所述第一穿層定向預抽孔分支孔(21)的開孔間距為20至30m。

9.根據(jù)權利要求8所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，所述第一穿層定向預抽孔(8)的主孔進行護孔。

10.一種回采工作面大面積預抽采方法，用于完成上述權利要求1至9任一項所述的回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及煤礦開采技術領域，尤其涉及一種回采工作面大面積預抽采系統(tǒng)及方法，此抽采系統(tǒng)包括相鄰設置的回采工作面和準備工作面，回采工作面具有進風巷和回風巷，進風巷和回風巷的下部的巖層中分別布置有第一底抽巷和第二底抽巷，第一底抽巷和第二底抽巷的末端連接有第一聯(lián)絡巷，第一底抽巷和第二底抽巷的中部連接有第二聯(lián)絡巷，第一聯(lián)絡巷朝向回采工作面的煤層開設有第一穿層定向預抽孔和穿層定向高位孔，第二聯(lián)絡巷內(nèi)開設有第二穿層定向預抽孔。既解決了回采工作面初采段的瓦斯無法抽采的難題，又縮短鉆孔施工工期，避免因定向鉆孔無法在松軟破碎煤層中鉆進、掉鉆和鉆孔塌孔的問題，更解決了在低透氣性難抽煤層中無法進行持續(xù)性抽采的問題。

技術研發(fā)人員：李宏,郭軍杰,吳金剛,陶云奇,李普,張文勇,康嘉猛,王欣怡,王博颯,袁紫陽
受保護的技術使用者：河南工程學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15