1.本发明属于煤矿瓦斯治理技术领域，更具体地说，特别涉及一种用于煤矿抽放钻孔布置方法。
背景技术：
2.矿井瓦斯是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一，当井下巷道空气中瓦斯浓度很高时，空气中的氧含量会相对降低，会导致人员窒息。而当空气中的瓦斯含量达到一定值时遇火就会燃烧或爆炸，瓦斯爆炸时能产生1850℃以上的高温和高压的强大冲击波，从而造成人员伤亡和设备、设施的损坏，如果爆炸源附近的沉积煤尘被扬起，还将导致煤尘爆炸。此外，瓦斯爆炸还将产生大量的有毒有害气体，氧气含量减少，一氧化碳、二氧化碳等有害气体显著增加，会造成大量人员中毒伤亡。但同时瓦斯又是一种储量非常丰富的清洁能源，开发利用瓦斯对煤矿安全生产、保护环境、改善能源结构等都具有重大经济和社会效益。
3.煤矿瓦斯治理大的分类为风排和抽放。首先要确保各个用风地点风量充足，防止瓦斯聚积。再就是高强度的瓦斯抽放，多打孔，密打孔，严抽放，区域性的瓦斯治理有开采保护层和本煤层瓦斯抽放(穿层、顺层)，局部的有超前抽排放钻孔等。通过抽采可以降低煤层中的瓦斯含量，从而降低煤与瓦斯突出的危险性。目前，主要的防治手段是施工近距离穿层钻孔同时结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯。通常煤矿井下增加抽放煤层气的方法主要是通过增加钻孔密度，缩小钻孔间距的方法来提高煤层钻孔瓦斯抽放量，但是大大的加大了钻孔的施工量以及工期，成本花费也会成倍增加。因此，如何提高钻孔利用率，从而提供一种瓦斯抽采率高、经济实惠、容易施工的钻孔顺层抽采煤层瓦斯的方法是一个迫切需要解决的问题。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于煤矿抽放钻孔布置方法，确定单孔抽放钻孔瓦斯抽采半径l与时间函数关系；根据矿井抽采计划，确定单孔抽采半径l；确定煤层厚度h；根据煤层厚度h确定钻孔层数；根据单孔抽采半径l值的大小，确定邻近钻孔布置位置，同层相邻钻孔间距为3
0.5
l，有效的解决了上述存在的钻孔施工量大、工期长及成本高的技术问题。
5.本发明一种用于煤矿抽放钻孔布置方法的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：
6.一种用于煤矿抽放钻孔布置方法，所述方法步骤有：一、确定单孔抽放钻孔瓦斯抽采半径l与时间函数关系；二、根据矿井抽采计划，确定单孔抽采半径l；确定煤层控制范围h(倾向长度/煤厚)和w(走向长度)；根据抽采范围h确定钻孔层数，w确定单层数量；五、根据单孔抽采半径l值的大小，确定邻近钻孔布置位置，同层相邻钻孔间距为3
0.5
l。
7.步骤一中，单孔抽采半径l可根据现场实际测量确定。
8.步骤二中，由于煤层赋存差异，对于顺层钻孔各煤层厚度h不一样，穿层钻孔控制
范围倾向长度h不一样，需查阅资料确定。
9.所述步骤三中，第一层钻孔位于煤层底板上l即可。此间距为相邻钻孔控制范围最低焦点，可使焦点落到控制边界上。
10.所述步骤四中，邻近层钻孔间距为1.5l，而不是2l。此距离为相邻两层钻孔控制范围不存在空白带，并使抽采范围利用率最大化。
11.本发明至少包括以下有益效果：
12.通过将同层相邻钻孔间距设为3
0.5
l，邻近层钻孔间距设为1.5l，而不是2l，可在现有基础上确保没有抽采空白带的出现；钻孔利用率达到最大，钻孔数量降低；实用性更加广泛，还能降低成本，节约经济；可增强单孔利用率以抽放半径2m，控制300m
×
30m条带，常规正四边形布孔需要1177个钻孔，采用本方法只需880个钻孔，减少钻孔数量25.2％，采用4000型钻机，矿上自己打钻对施工，钻孔成本为60元/m左右，以常规100m钻孔，将节约钻孔成本178万，节约施工钻孔成本百分之二十以上，矿上打钻施工平均日进尺120m，按照2组打钻队伍常规钻孔打钻时间需要491天，采用本专利打钻时间只需367天，算上设备运输等因素，缩短施工工期百分之十以上，在相同的范围里，在实现没有空白带的情况下采用最少的钻孔实现煤层整体的瓦斯抽采，取得了很好的实施效果。
附图说明：
13.图1为本发明的钻孔示意图。
具体实施方式
14.下面通过实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
15.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.实施例：
18.本发明提供一种用于煤矿抽放钻孔布置方法，如附图1所示，所述方法步骤有：一、确定单孔抽放钻孔瓦斯抽采半径l与时间函数关系；二、根据矿井抽采计划，确定单孔抽采半径l；三、确定煤层控制范围h(倾向长度/煤厚)和w(走向长度)；四、根据抽采范围h确定钻孔层数，w确定单层数量；五、根据单孔抽采半径l值的大小，确定邻近钻孔布置位置，同层相
邻钻孔间距为3
0.5
l。
19.进一步的，步骤一中，单孔抽采半径l可根据现场实际测量确定。
20.进一步的，步骤二中，由于煤层赋存差异，对于顺层钻孔各煤层厚度h不一样，穿层钻孔控制范围倾向长度h不一样，需查阅资料确定。
21.进一步的，步骤三中，第一层钻孔位于煤层底板上l即可。此间距为相邻钻孔控制范围最低焦点，可使焦点落到控制边界上。
22.进一步的，步骤四中，邻近层钻孔间距为1.5l，而不是2l。此距离为相邻两层钻孔控制范围不存在空白带，并使抽采范围利用率最大化。
23.以贵州龙宝煤矿，抽放半径2m，控制300m
×
30m抽放条带，常规正四边形布孔，孔间距2.8m，倾向需107个钻孔，走向11个钻孔，总共需要1177个钻孔，采用本方法同层需要87个钻孔，每个钻孔间距3.461m，层与层之间间隔3m，需要10层，总共需880个钻孔，减少钻孔数量25.2％，采用4000型钻机，矿上自己打钻对施工，钻孔成本为60元/m左右，以常规100m钻孔，将节约钻孔成本178万，节约施工钻孔成本百分之二十以上，矿上打钻施工平均日进尺120m，按照2组打钻队伍常规钻孔打钻时间需要491天，采用本专利打钻时间只需367天，算上设备运输等因素。缩短施工工期百分之十以上。
24.通过将同层相邻钻孔间距设为3
0.5
l，邻近层钻孔间距设为1.5l，而不是2l，可在现有基础上确保没有抽采空白带的出现；钻孔利用率达到最大，钻孔数量降低；实用性更加广泛，还能降低成本，节约经济；可增强单孔利用率，减少钻孔数量25.2％，节约施工钻孔成本百分之二十以上，缩短施工工期百分之十以上，在相同的范围里，在实现没有空白带的情况下采用最少的钻孔实现煤层整体的瓦斯抽采，取得了很好的实施效果。
25.本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
26.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。技术特征：
1.一种用于煤矿抽放钻孔布置方法，其特征在于：所述方法步骤有：一、确定单孔抽放钻孔瓦斯抽采半径l与时间函数关系；二、根据矿井抽采计划，确定单孔抽采半径l；三、确定煤层控制范围参数倾向长度/煤厚h和走向长度w；四、根据抽采范围参数h确定钻孔层数，根据走向长度w确定单层数量；五、根据单孔抽采半径l值的大小，确定邻近钻孔布置位置，同层相邻钻孔间距为3
0.5
l。2.根据权利要求1所述的用于煤矿抽放钻孔布置方法，其特征在于：所述单孔抽采半径l可根据现场实际测量确定。3.根据权利要求1所述的用于煤矿抽放钻孔布置方法，其特征在于：所述步骤三中，第一层钻孔位于煤层底板上l即可。4.根据权利要求1所述的用于煤矿抽放钻孔布置方法，其特征在于：所述步骤四中，邻近层钻孔间距为1.5l。
技术总结
本发明提供一种用于煤矿抽放钻孔布置方法，所述方法步骤有：一、确定单孔抽放钻孔瓦斯抽采半径L与时间函数关系；二、根据矿井抽采计划，确定单孔抽采半径L；三、确定煤层厚度H；四、根据煤层厚度H确定钻孔层数；五、根据单孔抽采半径L值的大小，确定邻近钻孔布置位置，同层相邻钻孔间距为3
技术研发人员：焦安军 田世祥 罗新波
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2022/4/29
声明：
“用于煤矿抽放钻孔布置方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：贵州大学
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2024年05月17日 ~ 19日 
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