技术摘要：
本发明提供一种碎软低透突出煤层以孔代巷快速抽采瓦斯达标的技术方法，包括以下步骤：S10、在煤层顶板的基本顶层或煤层底板的老底层施工大直径的超长定向钻孔；S20、根据待采掘煤层的钻孔瓦斯抽采影响半径r和抽采达标时间，确定穿设于待采掘煤层小曲率半径分支钻孔的间 全部
背景技术：
中国地质经历多期构造运动和盆地复合叠加作用，煤层构造变形强烈。许多矿区 发生隆起、坳陷、褶皱和断裂等活动，在构造挤压和剪切应力的作用下，煤层原生结构遭到 破坏，表现为层理紊乱，煤质松软(坚固性系数一般为0.1-0.5)，煤层渗透性差(煤层渗透率 小于1.0×10-3μm2)，这类煤层被为碎软低渗煤层。该碎软低渗煤层发育区的煤矿往往为高 瓦斯、突出矿井，但整体因地应力和瓦斯压力较大、煤层碎软、强度较低，钻孔施工过程中易 发生排粉不畅，造成卡钻现象，成孔长度常为20～30m，最大成孔长度低于150m，且成孔后由 于地应力较大，发生钻孔坍塌和堵塞，造成钻孔抽采量小、抽采浓度低、流量衰减速度快、有 效影响半径小、抽采达标期长等问题，严重影响工作面的抽采工作。 如图1所示，针对碎软低透突出煤层煤巷掘进瓦斯抽采问题，多采用预先在煤巷底 板稳定岩层中施工瓦斯抽采岩巷，通过底板岩巷向待采掘碎软低透突出煤层施工穿层瓦斯 抽采钻孔进行预抽，从而实现消突及预抽的目的。但岩巷掘进施工难度大、成巷周期长、成 本高、岩粉伤害人体大等一系列问题。穿层瓦斯抽采钻孔，存在穿岩无效抽采段长，煤层暴 露面积小，抽采达标期长等问题。 故有人提出利用定向钻机施工顶底板梳状长钻孔进行待采掘碎软低透突出煤层 煤巷预抽，但限于现有定向钻进装备和技术条件，分支开孔曲率半径大 (150m以上)，分支 距离远(50-80m)，分支抽采钻孔数量有限，造成抽采区域存在盲点、盲段，乃至盲区，难以满 足掘进抽采达标要求。
技术实现要素：
为克服现有底抽巷穿层钻孔预抽瓦斯掩护煤巷掘进及常规顶底板梳状长钻孔存 在的问题，本发明提出一种碎软低透突出煤层以孔代巷快速抽采瓦斯达标的技术方法，可 实现低成本、长距离、密集、可控、高效率抽取煤层中的瓦斯。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种碎软低透突出煤层以孔代巷快速抽采瓦斯达标的技术方法，包括以下步骤： S10、在煤层顶板的基本顶层或煤层底板的老底层施工大直径的超长定向钻孔； S20、根据待采掘煤层的钻孔瓦斯抽采影响半径r和抽采达标时间，确定穿设于待 采掘煤层小曲率半径分支钻孔的间距d和小曲率半径分支钻孔的数目n； S30、采用后退式分支方式，施工小曲率半径分支钻孔； S40、采用煤矿井下专用增透装置对每个小曲率半径分支钻孔进行气相压裂增透 或水力压裂和气相压裂增透组合，直至形成多段三维立体裂隙。 3 CN 111594258 A 说 明 书 2/4 页 S50、连接管路抽采煤层内的瓦斯，抽至煤层瓦斯含量满足抽采达标即停。。 基于上述施工方法，利用定向钻机装备和技术，在围岩中预先实施超长定向钻孔， 结合小曲率半径开分支技术，实现超长定向钻孔精准布置、小曲率半径分支钻孔密集、方向 和长度可控的定向超长瓦斯抽采钻孔实施，辅以煤层瓦斯高效增透抽采措施，达到“以孔代 替底板岩巷”快速抽采消突掩护煤巷掘进的目的。 采用煤矿井下专用增透装置，高压注入气体进行气相压裂增透，在碎软煤与顶板 或底板岩层强度差异条件下，碎软煤层受压发生塑性屈服，产生新的裂隙，随着增透措施的 不断实施，形成原生弱面之间相互连通的贯通网络，发育为多段三维立体裂隙，此时可提高 瓦斯解吸和运移速率，进而提高瓦斯抽采效率。 进一步限定，还包括S11，超长定向钻孔施工区域的确定方式为：收集待采掘煤巷 岩性分布、力学特征、煤体结构及瓦斯特征的地质信息，绘制三维煤岩剖面信息图，筛选近 距离煤层的力学强度大、层位发育稳定的围岩层作为超长定向钻孔的施工层位。 进一步限定，对于尚未开掘底板巷的治理区域，且煤层顶板发育有层位稳定、力学 强度大的岩层，在采掘工作面开切眼布置施工钻场，通过顶板超长定向钻孔和小曲率半径 分支钻孔相结合的方式进行超前预抽。 进一步限定，对于已开始掘进底抽巷的治理区域，尚未形成一定规模，或顶板不具 备直接施工条件时，在煤层底板稳定岩层中，开设钻场，通过底板超长定向钻孔和小曲率半 径分支钻孔相结合的方式进行超前预抽。 进一步限定，所述超长定向钻孔随煤层走向或倾向钻进，超长定向钻孔各部距待 采掘煤层的垂直距离为2m-4m，超长定向钻孔的直径为300mm-500mm，设计长度不低于500m。 进一步限定，气气相压裂增透注入的气体为CO2或N2。 进一步限定，在S20中，小曲率半径分支钻孔的间距d＝2r,小曲率半径分支钻孔的 数目n＝L/d,L为超长定向钻孔的长度。 进一步限定，小曲率半径分支钻孔的半径为0.2m～2.0m。 与现有技术相比，本发明有益效果： 1、本发明利用施工的超长定向钻孔，结合小曲率半径无限制分支的施工，综合瓦 斯增透抽采技术实施，实现了“以孔代巷”技术用于超长定向钻孔替代底抽巷，降低了生产 成本和施工难度，提高了抽采效率，同时避免了岩巷掘进对作业人员的伤害和对作业环境 的污染。 2、本发明利用施工小曲率半径分支钻孔时，能够实现自由旋转开孔方向，根据设 计完成各个分支钻孔的施工，分支点位置可根据需要任意确定，无需按照超长定向钻孔开 分支要求，预先在主孔设置分支点，由此实现超长距离、密集、可控抽采钻孔施工，便于达到 瓦斯消突抽采钻孔合理布设，缩短达标时间，提高采掘效率。 3、本发明提出了高压分段水力压裂增透技术和气相压裂增透技术，提升瓦斯解吸 和运移速率，提高瓦斯抽采效率，缩短抽采达标期。 附图说明 为了更清楚地说明本发明
