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申请/专利权人：河南能源化工集团研究总院有限公司

摘要：本发明提出了一种构造煤无管道定点精准治理瓦斯长效抽采方法，通过施工近煤层顶板定向钻孔分叉钻孔，来对区域瓦斯赋存异常区域或瓦斯富集区域进行定点精准治理的抽采方法。因为钻孔主分支布置在顶板岩段，一方面可以降低钻孔塌孔的程度，另一方面还可以利用岩孔自身结构的稳定性替代抽采管道，并利用分支钻孔来进行精准治理，并消除孔内积水的影响，该种方法针对不同构造类型的煤种（f值小于1），将主孔段施工在煤层上方顶板层位，以保证主孔段的“上行特征”和分叉钻孔的“下行特征”，并结合工作面瓦斯赋存及煤厚情况，来确定分支钻孔的终孔和所要治理的位置。该种方法解决了“钻孔工程量过大、钻孔治理不精准、钻孔铺设管路过长、抽采塌孔堵塞抽采通道导致抽采效果不佳”等问题，并能超前随着工作面采掘卸压而提高瓦斯治理效果。

主权项：1.一种构造煤无管道定点精准治理瓦斯长效抽采方法，其特征在于，其步骤包括：S1、根据物探、钻探、化验的记录资料，在构造煤发育的工作面建立三维坐标系即XYZ坐标系；S2、根据物探、钻探、化验的记录资料记录的瓦斯赋存异常，确定所述工作面上瓦斯以及煤厚异常区域，然后将异常区域按照30m×30m的标准划分为异常区块；S3、利用十字交叉法结合所述三维坐标系确定各个异常区块的中心坐标，并绘制工作面异常点平面图；S4、根据工作面异常点分布，确定所要施工定向钻孔所控制的异常区域，利用最小平方法求得每个异常区域最优、最短的定向主钻施工参数以及各分支钻孔的施工参数；S5、按照步骤S4中的施工参数进行施工，最终形成构造煤无管道定点精准治理瓦斯长效抽采；在步骤S4中，确定定向主钻孔的轨迹：1层位空间方面：结合工作面异常点平面图绘制情况，以及定向钻自身施工特征，定向钻自身的施工特征为每钻进3m调整0.5°倾角，来确定定向主钻孔轨迹，定向主钻孔要求距离煤层顶板1.0～5.0m层位，在前30m钻进范围内尽快调整层位至煤层顶板1.0m处，随后结合末端煤层标高与钻进30m处煤层顶板1.0m层位标高之差，确定钻进坡度；要求坡度近直线“避免S弯”，煤段钻孔全程下套管固孔，防止塌孔影响后期抽采效果；钻进30m后主钻孔钻进坡度计算见公式1所示：A倾＝arctan{Z末端-Z30m处[X末端-X30m处2+Y末端-Y30m处2]12}式1式中，A倾代表主钻孔钻进30m，煤层顶板1.0m后的钻孔施工倾角；Z30m处代表定向主钻孔钻进平距30m、到达煤层顶板1.0m层位后，对应位置的标高数值，所述标高数值通过工作面煤层等高线进行数值确认；X末端代表定向主钻孔孔底所在位置的X坐标；Y末端代表定向主钻孔孔底所在位置的Y坐标；X30m处代表定向主钻孔钻进30m处所在位置的X坐标；Y30m处代表定向主钻孔钻进30m处所在位置的Y坐标；对于工作面顶板等高线数据资料不明确的钻孔，可通过区域附近施工的穿层钻孔测斜数据来求证；2水平空间方面：结合工作面异常点平面图，将相邻的各个异常点钻孔划分大片区，以便确定定位钻场的个数，然后利用最小平方差函数拟合各个异常点Ci的三维坐标XCi，YCi，选出最佳的主孔段的水平施工轨迹和函数；3定向钻孔主孔开孔坐标确定：由于定向钻孔是在工作面上巷施工，相当于三维坐标的X轴，故在拟合的时候，需要对所要拟合异常点的X和Y坐标互调，然后利用所拟合出的线性函数，求得X＝167.58的时候的Y值，再将所计算的Y值赋给定向钻孔的X值，将167.58赋给定向钻孔的Y值即可，将C1、C2、C3、C4四个异常点划为1个片区，将C5、C6、C7、C8、C9划为另外1个片区；采用最小平方差函数拟合C1～C4的三维坐标X、Y后求得函数为：Y＝-0.3834*X+135.65式2；4定向钻孔的施工偏角采用公式3进行计算：A偏＝arctana式3式3中，a代表最小平方差拟合所得函数的Y＝aX+b中的a值；在上述的式3中，A偏＝arctana＝A偏＝arctan-0.3834＝-20.98°表明该主钻孔所控制的异常区域为C1、C2、C3、C4，钻孔偏角为面向打钻方向向右偏20.98°，即与打钻方向呈20.98°夹角；A偏代表面向打钻方向，+为向左偏、-为向右偏；5定向钻孔主孔终孔位置确定：由于定向主钻孔不进入煤层，故主钻孔的终孔位置需提前30～60m中止，以便施工分支定向钻孔。

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