瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法。


背景技术：

2.在含有煤层的瓦斯类公路隧道施工过程中，需要对瓦斯隧道的掌子面前方的煤层进行揭煤作业。在《公路瓦斯隧道设计及施工技术规范》中，对揭煤作业的定义为：指隧道开挖作业距离煤层10m开始开挖作业面直穿过煤层顶板(底)版最小法向距离5m的过程为揭煤作业。揭煤作业须严格执行防突揭煤相关规定。
3.而在揭煤作业过程中，防突治理的常用技术是：在隧道的施工区域设置抽排孔，利用抽排孔对隧道施工区域内的围岩以及掌子面中的瓦斯进行抽排。抽排孔的布置方式，在隧道左右边墙、仰拱以及拱顶外煤层不小于12m，且拱顶控制范围(拱顶控制范围是指，在隧道的横断面上，以隧道中线为中心轴线，朝隧道的左右两侧分别偏转45
°
所形成的扇形控制区即为拱顶控制范围)的外边缘到隧道轮廓线的最小法线不小于5m，且任意一个抽排孔每穿过一层煤层之后均需要延伸至该层煤层后的围岩中至少0.5m。
4.前文示例的技术主要应用于单煤层。而对于零净距多煤层组，相关技术无法完全按照防突揭煤流程对每一层进行单独治理，只能将煤层组当做一层煤进行治理，无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，旨在解决相关技术在零净距多煤层组时，却无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯的技术问题。
6.为实现上述目的，第一方面，本发明提出的一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，所述瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的所述零净距多煤层组，所述零净距多煤层组包括沿所述瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层；
7.所述抽排孔布设方法包括如下步骤：
8.沿所述开挖方向开挖至第一掌子面；其中，所述第一掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第一目标距离；
9.在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前地质预报，获取所述地质层的第一地质数据；其中，所述第一地质数据包括所述零净距多煤层组的地质数据；
10.根据所述第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于所述第二掌子面获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息；其中，所述第二掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第二目标距离，所述突出危险性信息包括瓦斯压力、吨煤瓦斯含量以及煤层坚固系数；
11.根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案；
12.根据所述抽排孔布置方案，在所述零净距多煤层组内施作所述抽排孔。
13.可选地，所述在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前地质预报，获取所述地质层的第一地质数据的步骤，包括：
14.在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前钻孔，实现超前地质预报并获取所述地质层的第一地质数据。
15.可选地，所述根据所述第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于所述第二掌子面获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤，包括：
16.根据所述第一地质数据，开挖至所述第二掌子面；
17.基于所述第二掌子面，获取所有相邻的两层所述煤层之间的当前间距；
18.根据所述当前间距，制定对应的处置方案；
19.根据所述处置方案对各所述煤层进行防突治理，并获取对各所述煤层对应的防突治理效果；
20.根据所述防突治理效果，获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息。
21.可选地，所述处置方案包括第一处置方案以及第二处置方案；
22.所述根据所述当前间距，制定对应的处置方案的步骤中，包括：
23.将所述当前间距进行划分，其中，将小于7m的所述当前间距划分为第一间距数据组，将大于或者等于7m的所述当前间距划分为第二间距数据组；
24.当所述当前间距处于第一间距数据组时，则将所述当前间距对应的至少两个煤层作为所述零净距多煤层组，并执行所述第一处置方案；
25.当所述当前间距处于第二间距数据组时，则将所述当前间距对应的至少两个煤层作为邻近煤层组，并执行所述第二处置方案。
26.可选地，当所述当前间距处于所述第一间距数据组时；
27.在所述根据所述防突治理效果，获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤之后，还包括：
28.判断所述突出危险性信息是否满足预设指标；
29.当所述突出危险性信息满足所述预设指标时，则从所述第二掌子面开挖至第三掌子面；所述第三掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第三目标距离；
30.检测并获取所述第三掌子面所对应的当前突出危险性信息；
31.判断所述当前突出危险性信息是否满足所述预设指标；
32.当所述当前突出危险性信息不满足所述预设指标时，则基于所述第三掌子面对各所述煤层进行防突治理并获取对应的防突治理效果，以得到当前突出危险性信息，且返回执行所述判断所述当前突出危险性信息是否满足所述预设指标的步骤，直至所述当前突出危险性信息满足所述预设指标；
33.在所述当前突出危险性信息满足所述预设指标后，从所述第三掌子面开挖至所述第四掌子面；其中，所述第四掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第四目标距离；
34.将所述第四掌子面作为所述第三掌子面，并返回执行所述检测并获取所述第三掌子面所对应的当前突出危险性信息的步骤，直至所述当前突出危险性信息满足所述预设指
标；
35.在所述当前突出危险性信息满足所述预设指标后，将各所述煤层组作为所述零净距多煤层组，并从所述第四掌子面开挖至穿过所述零净距多煤层组。
36.可选地，所述根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤之前，还包括：
37.根据所述第一地质数据，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息；
38.所述根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤，包括：
39.根据所述突出危险性信息和所述模拟计算数据信息，获取所述零净距多煤层组的抽排孔的第一初始设计方案；其中，所述第一初始设计方案包括所述抽排孔的第一初始布设区域；
40.核查并从所述第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域；其中，所述待补充钻孔区域为所述第一初始布设区域中的所述抽排孔未覆盖的区域；
41.在所述待补充钻孔区域补充布置钻孔数量，形成所述抽排孔布置方案。
42.可选地，所述根据所述第一地质数据，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息的步骤，包括：
43.根据所述第一地质数据，获取所述零净距多煤层组的纵断面信息；其中，所述纵断面信息中包括所述瓦斯隧道的轮廓信息以及治理轮廓信息；
44.根据所述纵断面信息，获取所述零净距多煤层组中的各层煤层对应的横断面信息；其中，所述横断面信息中包括所述轮廓信息以及所述治理轮廓信息；
45.建立第一模型；其中，所述第一模型为动态模拟所述零净距多煤层组的数据模型，所述数据模型记载有煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据；
46.根据所述第一模型、所述纵断面信息以及所述横断面信息，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息。
47.可选地，所述核查并从所述第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域的步骤，包括：
48.根据所述横断面信息和所述纵断面信息，建立包括所述第一初始布设区域的所述零净距多煤层组的第二模型；其中，所述第二模型为各所述煤层的立体模型，所述立体模型包括各所述煤层的走向信息以及所述瓦斯隧道与各所述煤层的夹角信息；
49.核查所述第二模型，并从所述第二模型中筛选出所述待钻孔区域。
50.可选地，所述零净距多煤层组中形成有瓦斯溢出通道；
51.在所述根据所述抽排孔组布置方案，在所述第一掌子面朝向所述零净距多煤层组施作抽排孔的步骤之后，还包括：
52.在所述第一掌子面处，对所述零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以增大所述瓦斯溢出通道。
53.可选地，所述根据所述抽排孔布置方案，在所述零净距多煤层组内施作所述抽排孔的步骤，包括：
54.根据所述抽排孔布置方案，在所述第一掌子面朝所述零净距多煤层组内钻孔以施作所述抽排孔。
55.本发明技术方案通过让瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的包括多个沿瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层的零净距多煤层组，然后沿隧道开挖方向开挖至与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第一目标距离的第一掌子面，在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报并获取地质层的第一地质数据，再根据第一地质数据获取零净距多煤层组的突出危险性信息，并根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，最后再根据抽排孔布置方案，在零净距多煤层组内施作抽排孔。本发明示例的技术方案在抽排孔之前，首先在与煤层距离第一目标距离的第一掌子面对包括零净距多煤层组的地质层进行超前地质预报，并且根据超前地质预报结果获取零净距多煤层组的突出危险性信息，最好再根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，使得本发明在具体实施时能够根据零净距多煤层组所对应的地质数据制定对应的抽排孔布置方案，并且根据制定的抽排孔布置方案在第一掌子面上施作抽排孔，使得本领域技术人员在面临零净距多煤层组时能够进行抽排孔施工，解决了相关技术在临近净距或者零净距多煤层组的煤层组时，却无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯的技术缺陷。
附图说明
56.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
57.图1本发明示例的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法的流程图；
58.图2为图1中示例的步骤s300的细化流程图；
59.图3为图2示例的步骤s310的细化流程图；
60.图4为图1示例方法的一些具体实施例的流程图；
61.图5为图1示例方法的又一些实施例的流程图；
62.图6为图5示例的步骤b100的细化流程图；
63.图7为图6示例的步骤b140的细化流程图；
64.图8为图1示例方法的一些改进实施例的流程图；
65.图9为图8示例的步骤c100的流程图；
66.图10为图9示例的步骤c160的流程图；
67.图11为图1示例方法的另一些具体实施例的流程图；
68.图12为本发明示例方法中的抽排孔的控制范围的结构示意图；
69.图13为本发明示例的瓦斯隧道与零净距多煤层组地质结构的纵断面关系结构示意图；
70.图14为本发明示例方法的瓦斯治理轮廓线区域的结构示意图；
71.图15为本发明示例方法的瓦斯治理轮廓线区域的平面结构示意图；
72.图16为图15中示例的c7煤层的抽排孔布置的平面结构示意图；
73.图17为图16中示例的c8煤层的抽排孔布置的平面结构示意图；
74.图18为图15中示例隧道的上导坑掌子面的抽排孔布置结构示意图；
75.图19为图15中示例隧道的下导坑掌子面的抽排孔布置结构示意图；
76.图20为本发明示例方法的抽排孔布置的结构示意图；
77.图21为本发明示例的第一模型的示意图。
78.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
79.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
80.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各机构之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
81.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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。
82.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
83.下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。
84.本发明提出一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法。
85.如图1至图21所示，提出本发明瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法的一实施例。
86.本实施例中，请参阅图1，该型瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的零净距多煤层组，零净距多煤层组包括沿瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层；
87.抽排孔布设方法包括如下步骤：
88.s100、沿开挖方向开挖至第一掌子面；其中，第一掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的距离为第一目标距离；
89.在本实施例中，在对隧道进行沿开挖方向开挖施工至第一掌子面时，可以采用现有相关技术中的钻爆法、台阶法法等施工方法进行开挖施工，并在在开挖施工过程中也需
要对隧道开挖面所在区域内的空气中的瓦斯含量进行检测和预警。示例性的技术中，对空气中的瓦斯含量进行检测和预警的技术为现有技术，本发明仅进行应用，并不涉及示例的瓦斯含量检测和预警的技术的改进或者设计，故而此处不再对其进行一一赘述。
90.需要特别和明确说明的是，在示例性的技术中，本发明示例的方法应用于任意相邻的两层煤层之间的最小净距小于7m的煤层组。同时的，本发明示例的技术对开挖形成的第一掌子面可以是与隧道纵断面垂直的，也可以是与隧道的纵断面形成相交的，具体的相交方式可以为如下类型：以隧道的纵断面为观测面，第一掌子面自隧道的仰拱为起始点，按照大于0度且小于等于90度的夹角朝隧道开挖方向逐渐延伸至隧道的拱顶方向；或者以隧道的平面为观测面，第一掌子面自隧道的仰拱为起点，按照逐渐按照大于0度且小于等于90度的夹角朝隧道开挖方向逐渐延伸至隧道内的地质体中。具体实施时，示例的两种形成掌子面的方式可以单独存在，也可以同时存在，在确定第一掌子面的具体布置方式时，可以灵活选择。同时的，在示例性的技术中，第一目标距离至少为20m，具体实施时，优选的第一目标距离为20m，示例性的，第一目标距离是第一掌子面与零净距多煤层组靠近第一掌子面一侧的煤层面之间的法线距离，也即是，第一掌子面与零净距多煤层组之间的垂直距离。将第一目标距离设置为第一掌子面与零净距多煤层组之间的垂直距离，使得本发明在具体实施时能够通过设置于零净距多煤层组与第一掌子面之间的地质层达到对零净距多煤层组的防护效果，提升了瓦斯隧道施工时的安全性。
91.s200、在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报，获取地质层的第一地质数据；其中，第一地质数据包括零净距多煤层组的地质数据；
92.在本实施例中，在对地质层进行超前地质预报时，可以采用超前钻孔、地质雷达进行超前物探等等方式对地质体以及形成于地质体内的零净距多煤层组进行超前预报，进而获取到地质体以及地质体中的零净距多煤层组的地质数据信息。在示例性的实施例中，优选的超前地质预报的预报方式为超前钻孔地质预报。
93.在示例性的技术中，超前钻孔进行超前地质预报的主要流程为，依据第一掌子面，钻孔不少于3个，至少一个需要取芯，孔径至少为0.76米，任意一个钻孔深度均需穿过地质体中的零净距多煤层组且延伸至零净距多煤层组后方的地质体中至少5米，也即是，通过钻孔需要获取到零净距多煤层组以及其后方5米范围内的地质体的地质数据信息。通过这一设置方式使得本发明在具体实施时能够通过一次超前地质预报即可获得整个零净距多煤层组的地质数据信息，及提升了施工效率，也保证了获取的地质数据的准确性，同时也降低了施工难度，缩减了施工周期。
94.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的第一地质数据至少包括零净距多煤层组的地质数据以及岩层等非煤层的地质数据。并且的，无论是零净距多煤层组的地质数据还是岩层等非煤层的地质数据的地址数据均应当包含地质体的厚度信息、倾角、地质体的岩层走向信息、相邻煤层或者煤层与相邻的地质体之间的间距信息等。
95.s300、根据第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于第二掌子面获取零净距多煤层组的突出危险性信息；其中，第二掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的距离为第二目标距离，突出危险性信息包括瓦斯压力、吨煤瓦斯含量以及煤层坚固系数；
96.在本实施例中，在根据第一地质数据获取零净距多煤层组的突出危险性信息的方式以及过程按照《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》-jtg/t3374-2020中记载的内容执
行。因此，在此处不再对突出危险性信息的具体获取方式及其定义进行赘述。
97.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的第二目标距离也即是第二掌子面距离零净距多煤层组之间的最小法线距离。在示例性的技术中，第二目标距离为10m。
98.s400、根据突出危险性信息，确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案；在本实施例中，在根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案时，具体操作流程可以按照《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》-jtg/t3374-2020中记载的内容执行。
99.s500、根据抽排孔布置方案，在零净距多煤层组内施作抽排孔。
100.在本实施例中，在零净距多煤层组内施作抽排孔时，按照《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》，《防治煤与瓦斯突出细则》(2019版)等规范要求内容执行。
101.本发明技术方案通过让瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的包括多个沿瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层的零净距多煤层组，然后沿隧道开挖方向开挖至与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第一目标距离的第一掌子面，在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报并获取地质层的第一地质数据，然后掘进至法线10m处，获取零净距多煤层组的突出危险性信息，并根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，最后再根据抽排孔布置方案，在零净距多煤层组内施作抽排孔。本发明示例的技术方案在抽排孔之前，首先在与煤层距离第一目标距离的第一掌子面对包括零净距多煤层组的地质层进行超前地质预报，并且根据超前地质预报结果在法线10m获取零净距多煤层组的突出危险性信息，最后再根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，使得本发明在具体实施时能够根据零净距多煤层组所对应的地质数据制定对应的抽排孔布置方案，并且根据制定的抽排孔布置方案在在法线10m处掌子面上施作抽排孔，使得本领域技术人员在面临零净距多煤层组时能够进行抽排孔施工，解决了相关技术在零净距多煤层组的煤层组时，却无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯的技术缺陷。
102.在一些具体实施例中，在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报，获取地质层的第一地质数据的步骤，包括：
103.在第一掌子面处，对地质层进行超前钻孔，实现超前地质预报并获取地质层的第一地质数据。
104.在本实施例中在对地质层进行超前地质预报时，可以按照《公路隧道施工技术规程》jtgt 3660—2020、《铁路隧道超前地质预报技术规程)-qcr9217-2015》、《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》-jtg/t 3374-2020中记载的内容执行。
105.在一些具体实施例中，请参阅图2，根据第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于第二掌子面获取零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤，包括：
106.s310、根据第一地质数据，开挖至第二掌子面；
107.在本实施例中，具体实施时，在进行开挖前，首先根据第一地质数据，从距离煤层组20处开挖至距离煤层组10m处，形成第二掌子面，其中，示例的20m以及10m均是对应的掌子面距离煤层组之间的最小净距。
108.s320、基于第二掌子面，获取所有相邻的两层煤层之间的当前间距；
109.在本实施例中，具体实施时，在开挖至距离煤层组的最小净距为10m时，便根据之前已获取的地质数据得出所有相邻的两层煤层之间的当前间距。需要特别和明确说明的
是，本实施例示例的当前间距均为相邻两层煤层之间的最小净距。
110.s330、根据当前间距，制定对应的处置方案；
111.在本实施例中，在根据间距制定对应的处置方案时，可以根据间距情况确定对应的处置方案，具体实施时，可以首先确定间距的类型，具体地，将相邻的两层煤层之间小于10m的间距定义为第一间距，大于等于7m且小于10m的间距定义为第二间距。然后在根据间距制定对应的处置方案时，可以先从步骤s310输出的间距信息中筛选出小于7m的间距以及大于等于7m且小于10m的间距，然后将处于对应的间距以内的对应的煤层作为一个整体，进行治理方案的制定。示例性的，当间距小于7m时，可以选用第一治理方案；大于等于7m且小于10m，可以选用第二治理方案。
112.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的第一处置方案为针对于零净距煤层组的处置方案，也即是，第一处置方案的核心处置思想是将小于7m的煤层组当作一个整体的零净距多煤层组进行处置。第二处置方案的核心处置思想是，只要任意相邻的两个煤层之间的间距大于7m，便可以将该间距对应的至少两个煤层当作邻近煤层进行处理，具体处理过程为对每个煤层进行单一的逐层揭煤即可。当然，在具体实施过程中，假若在相邻且间隔形成的四层煤层之间存在一个相邻两层煤层之间的间距大于7m，且该间距位于第二层煤层至第三层煤层之间的情况，则以该大于7m的煤层为间隔，将第一层煤层以及第二层煤层，第三层煤层以及第四层煤层当作两个零净距煤层组，然后将该两个零净距煤层组当作两层邻近煤层进行处理即可。也即是，对第一层煤层以及第二层煤层，第三层煤层以及第四层煤层按照第一处置方案进行处理，在处置第二层煤层至第三次煤层时则按照第二处置方案进行处理。
113.s330、根据当前间距，制定对应的处置方案；
114.在本实施例中，具体实施时，根据处置方案对各煤层进行防突治理的具体工艺可以按照《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》(jtgt 3374—2020)中记载的内容执行。
115.s340、根据处置方案对各煤层进行防突治理，并获取对各煤层对应的防突治理效果；
116.在本实施例中，对各煤层进行防突治理时，均在距离煤层的最小净距为10m的位置进行。
117.s350、根据防突治理效果，获取零净距多煤层组的突出危险性信息。
118.在本实施例中，根据防突治理效果获取零净距多煤层组的突出危险性信息的过程可以按照《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》-jtg/t 3374-2020中记载的内容执行。
119.在本实施例中，通过根据第一地质数据并且获取所有相邻的两层煤层之间的间距，然后按照间距是否小于7m以确定对应的治理方案，然后按照对应的治理方案进行防突治理，并获取对各煤层对应的防突治理效果，并且最后根据防突治理效果获取到零净距多煤层组的突出危险性信息，使得本发明在具体实施时，能够准确获得零净距多煤层组的突出危险性信息。
120.在一些具体实施例中，请参阅图3，处置方案包括第一处置方案以及第二处置方案；
121.根据当前间距，制定对应的处置方案的步骤中，包括：
122.将当前间距进行划分，其中，将小于7m的当前间距划分为第一间距数据组，将大于
或者等于7m的当前间距划分为第二间距数据组；
123.s311、当当前间距处于第一间距数据组时，则将当前间距对应的至少两个煤层作为零净距多煤层组，并执行第一处置方案；
124.在本实施例中，具体实施时，采用第一处置方案对处于第一间距数据组的相邻煤层进行处理，使得本发明在施工过程中能够简化施工处置方案的设置复杂度，提升处置方案的设置效率以及提升对煤层进行防突治理的治理效率。
125.s312、当当前间距处于第二间距数据组时，则将当前间距对应的至少两个煤层作为邻近煤层组，并执行第二处置方案。
126.在本实施例中，具体实施时，采用第二处置方案对处于第二间距数据组的相邻煤层进行处理，使得本发明在施工过程中能够简化施工处置方案的设置复杂度，提升处置方案的设置效率以及提升对煤层进行防突治理的治理效率。
127.在一些具体实施例中，请参阅图3，当当前间距处于第一间距数据组时；
128.在根据防突治理效果，获取零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤之后，还包括：
129.a100、判断突出危险性信息是否满足预设指标；
130.在本实施例中，具体实施时，判断突出危险性信息是否满足预设指标的基础可根据《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》-jtg/t 3374-2020中记载的相关内容进行。
131.a200、当突出危险性信息满足预设指标时，则从第二掌子面开挖至第三掌子面；第三掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的距离为第三目标距离；
132.在本实施例中，具体实施时，示例的第三目标距离为5m，也即是，第三掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的最小净距为5m。
133.a300、检测并获取第三掌子面所对应的当前突出危险性信息；
134.在本实施例中，具体实施时，在距离煤层的最小净距为5m时，再获取至少一次第三掌子面所对应的当前突出危险性信息。需要特别和明确说明的是，本实施例中示例的当前突出危险性信息中所对应信息数据与10m时获取的突出危险性信息是相同的。
135.a400、判断当前突出危险性信息是否满足预设指标；
136.在本实施例中，判断的过程与步骤a100中示例的判断过程相同。
137.a500、当当前突出危险性信息不满足预设指标时，则基于第三掌子面对各煤层进行防突治理并获取对应的防突治理效果，以得到当前突出危险性信息，且返回执行判断当前突出危险性信息是否满足预设指标的步骤，直至当前突出危险性信息满足预设指标；
138.在本实施例中，治理的方式可以直接采用现有相关技术，本实施例中不再赘述。
139.a600、在当前突出危险性信息满足预设指标后，从第三掌子面开挖至第四掌子面；其中，第四掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的距离为第四目标距离；
140.在本实施例中，示例的第四目标距离为2m，也即是，第四掌子面与零净距多煤层组中靠近其设置的煤层之间的最小净距为2m。
141.a700、将第四掌子面作为第三掌子面，并返回执行检测并获取第三掌子面所对应的当前突出危险性信息的步骤，直至当前突出危险性信息满足预设指标；
142.在本实施例中，检测过程与步骤a100或者步骤a400的过程相同，此处不再赘述。
143.a800、在当前突出危险性信息满足预设指标后，将各煤层组作为零净距多煤层组，
并从第四掌子面开挖至穿过零净距多煤层组。
144.在一些具体实施例中，请参阅图4，根据突出危险性信息，确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤之前，还包括：
145.b100、根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据信息；
146.在本实施例中，具体实施时，在根据第一地质数据获取不同工况下的模拟计算数据信息时，首先需要确定具体工况类型，然后在根据具体的工况类型进行模拟计算，并最终获取到对应的模拟计算数据信息。
147.需要特别和明确说明的是，在具体实施时，示例的模拟计算数据信息的获取过程为：首先，根据第一地质数据信息获取瓦斯隧道的纵断面，以隧道的纵断面的为观测面，当第一掌子面与隧道的纵断面的水平倾角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获取得到第一轮廓面，在获取到第一轮廓面之后，再在第一轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔。在示例性的技术中，在第一轮廓面上设置抽排孔时，任意两个相邻的抽排孔之间的间距可以为2m、3m或者4m，具体实施时，任意两个相邻的抽排孔之间的间距优选为4m。在第一轮廓面上完成抽排孔的布置之后，再转向以隧道的平面为观测面，然后当平面与第一掌子面或者第一轮廓面的水平夹角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获得第二轮廓面，在获取到第二轮廓面之后，再在第二轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔，以用于补充第一轮廓面上的抽排孔未覆盖的区域。在示例性的技术中，在第二轮廓面上设置抽排孔时，第二轮廓面上新设置的抽排孔与第一轮廓面上设置的抽排孔之间也需要存在间距，也即是，第二轮廓面上设置的抽排孔是用于补充第一轮廓面上设置的抽排孔未覆盖到的区域。
148.当然，在示例性的技术中，获取不同工况下的模拟计算数据也可以采用建立模型，并且根据模型最终获取到待补充的抽排孔布孔方案或者获取到整个抽排孔布孔方案。
149.根据突出危险性信息，确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤，包括：
150.b200、根据突出危险性信息和模拟计算数据信息，获取零净距多煤层组的抽排孔的第一初始设计方案；其中，第一初始设计方案包括抽排孔的第一初始布设区域；
151.在本实施例中，具体实施时，在获取第一初始设计方案时，可以根据第一模拟数据信息以及突出危险性信息获取得到零净距多煤层组中的瓦斯渗漏量等可以反馈零净距多煤层组的突出危险性的数据结果，然后再根据获取的数据结果，在第一掌子面按照任意相邻的两个抽排孔之间的间距为4m进行第一初始设计方案的设置。需要特别和明确说明的是，示例的第一初始设计方案需要包括已经进行抽排孔布置的抽排孔布设区域抽排孔未覆盖到的待补充钻孔区域。示例性的技术中，抽排孔布设区域中布置有多个间距皆为4m的抽排孔。
152.b300、核查并从第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域；其中，待补充钻孔区域为第一初始布设区域中的抽排孔未覆盖的区域；
153.在本实施例中，在对第一初始布设区域进行核查并筛选出待补充钻孔的区域的过程中，可以利用bim技术中的建模软件进行建模，建模时，需要首先建立地质体的模型以及形成于地质体内的零净距多煤层组的地质模型，再完成相应的地质模型的建立之后，还应当在地质模型中建立隧道的模型，隧道的模型的建立需按照隧道的开挖方向穿过于地质模型，最后在利用建立的模型进行瓦斯溢出、瓦斯浓度等信息的模型，并根据模拟结果确定出
最终的抽排孔布孔结果。
154.需要特别和明确说明的是，在示例性的技术中，地质体的地质模型以及零净距多煤层组的地质模型均需要依靠前文示例实施例中获取的第一地质数据进行建模；同时的，在地质模型中建立的隧道模型也需要依据施工图纸、设计蓝图用于规定隧道走向以及确定隧道施工方式的现有材料实现。同时的，在本实施例中示例的bim技术中的建模软件包括但不限于欧特克平台的cad三维、revit、inventor、civil 3d等，达索平台的catia、solidworks等建模软件或者采用bentley平台的generative components、bentley aecosim等建模软件实现。需要强调的，在示例性的实施例中，建模方法为现有技术，本发明仅对其进行应用，并不涉及具体的建模方法以及建模步骤的改进或者设计，故而，此处不再赘述。
155.b400、在待补充钻孔区域补充布置钻孔数量，形成抽排孔布置方案。
156.在本实施例中，通过示例的技术，使得本发明在具体实施时能够根据地质体以及形成于地质体内的零净距多煤层组的具体的走向确定抽排孔的布孔方式，同时的，当第一掌子面或者零净距多煤层组的表面存在于多个方向时，本发明也可以在与其平行的每一个第一掌子面上朝向零净距多煤层组中设置抽排孔，有效解决了仅在一个掌子面上设置抽排孔时存在抽排孔布置不完整而导致零净距多煤层组中的瓦斯抽排不完整的技术缺陷。
157.在一些具体实施例中，请参阅图5，根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据信息的步骤，包括：
158.b110、根据第一地质数据，获取零净距多煤层组的纵断面信息；其中，纵断面信息中包括瓦斯隧道的轮廓信息以及治理轮廓信息；
159.为了确定治理范围，首先根据纵断面，沿煤层向分别向拱顶和仰拱底外延伸12m形成的面，所有煤层的这个12m这个面，均要保证与拱顶和仰拱底的垂直距离大于5m,本隧道在沿煤层12m时，距离拱顶6.5m，仰拱底部6.5m，同时在隧道横断面拱顶和仰拱底部形成。其次在横断面上隧道左右分别便宜12m，与拱部的曲线和仰拱底的水平线构建的断面为，瓦斯突出治理的范围。
160.在本实施例中，具体实施时，根据第一地质数据获取零净距多煤层组的纵断面信息的过程分为，首先根据第一地质数据获取零净距多煤层组所在区域的纵断面图，然后在纵断面图中画出瓦斯隧道的轮廓面，并以瓦斯隧道的轮廓面为基础线分别朝向瓦斯隧道的拱顶和仰拱延伸出6.5m形成实际瓦斯治理轮廓线，在完成瓦斯治理轮廓线的设置之后，即可使得纵断面图形成纵断面信息。通过示例的方式，使得本发明在具体实施时能够对瓦斯治理轮廓线内的零净距多煤层组进行有效治理，并且能够保障治理之后的瓦斯隧道在施工时具备较高的安全性。
161.b120、根据纵断面信息，获取零净距多煤层组中的各层煤层对应的横断面信息；其中，横断面信息中包括轮廓信息以及治理轮廓信息；
162.在本实施例中，当获取到对应的治理轮廓信息之后，便通过步骤b110获取得到的纵断面信息再次获取瓦斯隧道的横断面信息。获取瓦斯隧道的横断面信息的过程分为，根据纵断面信息选取任意一个位置获得横断面图，在横断面图中，根据施工图纸等现有材料，绘制出对应的瓦斯隧道的横断面轮廓线，在绘制出瓦斯隧道的横断面轮廓线之后，便以横断面轮廓线为最高点、最低点以及左右两边的最宽点为基础，进行横断面图上的瓦斯治理
轮廓线设置，具体设置时，以横断面轮廓线为最高点以及最低点为基准点，分别朝向瓦斯隧道的正上方和正下方延伸出5m，同时将横断面轮廓线左右两边的最宽点为基础分别朝向两边延伸出12米。需要强调的是，在朝向瓦斯隧道的正上方延伸出6.5m时，需以瓦斯隧道的竖向中心线与横向中心线的焦点为基点，分别朝瓦斯隧道的左右两边各偏离45
°
形成扇形区然后扇形区所覆盖的拱顶区域的瓦斯隧道的轮廓线均需朝与该点对应的切线相垂直的方向朝向瓦斯隧道正上方的地质体中延伸出6.5m，也即是，90
°
区域范围内的瓦斯治理轮廓线与隧道拱顶的治理轮廓线平行。示例性的，请参阅图13，在横断面图中，瓦斯隧道的治理轮廓线为两侧及底端均为直线结构，顶端为90
°
区域范围内的瓦斯治理轮廓线为弧线、弧线两端为直线，且直线与弧线之间首尾相连形成图13所示的多边形结构。通过这一方式，使得本发明在具体实施时，能够建立准确的获取得到包括有纵断面信息和横断面信息的纵断面图以及横断面图。并且通过示例的方式，也使得本发明在对零净距多煤层组进行瓦斯抽排时的安全性。
163.b130、建立第一模型；其中，所述第一模型为动态模拟所述零净距多煤层组的数据模型，所述数据模型记载有煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据；
164.在具体实施时，可以根据纵断面信息以及横断面信息获取得到对应的第一模型，然后采用现有技术获取得到煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据等数据信息。
165.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的第一模型的模型示意请参阅图18，获取第一模型的过程为:针对示例隧道实际情况，运用comsol数值模拟软件，现选取c6煤层进行研究。工程条件具体如下：煤层原始瓦斯压力2.5mpa，抽采负压25kpa，模型长10m，宽10m，钻孔终孔间距取2m(常规钻孔间距)，钻孔直径为76mm，竖直向下均布荷载为5mpa。模型基本参数取值见表1。
166.表1模型参数取值
167.参数数值弹性模量e/pa2.8
×
109煤基质弹性模量es/pa8.4
×
109泊松比υ0.3煤基质密度ρs/(kg
·
m-3)1.35
×
103煤层初始孔隙率φ00.037煤层裂隙初始渗透率k0/m28.6
×
10-17瓦斯动力粘度μg/(pa
·
s)1.08
×
10-5初始瓦斯压力p0/mpa2.5朗格缪尔压力参数p
l
/pa3.03
×
106朗格缪尔体积应变常数v
l
0.026
168.煤层变形特征分析：为研究瓦斯钻孔抽排煤层随着时间变形情况，选定计算模型钻孔间距为2m，选择钻孔时间为5d、10d、30d、60d工况。当钻孔间距一定时，在相同时间下，
离钻孔距离越近，体积应变越大，离钻孔距离越远，体积应变越小；排放时间越长钻孔附近煤层体积应变越大，但在钻孔抽排初期，体积应变变化较剧烈，随着抽排时间的增加，体积应变变化较为缓慢并趋于稳定。
169.瓦斯压力演化分析：为研究钻孔抽排期间煤层瓦斯压力演化规律，同理，选定计算模型钻孔间距为2m，选择钻孔时间为5d、10d、30d、60d工况。当钻孔间距一定时，在相同时间下，离钻孔距离越近，残余瓦斯压力越小，离钻孔距离越远，瓦斯压力越大；排放时间越长钻孔附近煤层瓦斯压力越小，但在钻孔抽排初期，瓦斯压力变化较剧烈，随着抽排时间的增加，瓦斯压力变化不明显。
170.煤层渗透率分析：为研究钻孔抽排期间，煤层渗透率的变化规律，同理，选定计算模型钻孔间距为2m，选择钻孔时间为5d、10d、30d、60d工况。
171.b140、根据所述第一模型、所述纵断面信息以及所述横断面信息，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息。
172.在本实施例中，具体实施时，可以根据横断面信息和纵断面信息，建立包括第一初始布设区域的零净距多煤层组的第二模型；然后再核查第二模型，并从第二模型中筛选出待钻孔区域。最终形成待补充钻孔区域的模拟数据信息。
173.在一些具体实施例中，请参阅图6，核查并从第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域的步骤，包括：
174.b310、根据横断面信息和纵断面信息，建立包括第一初始布设区域的零净距多煤层组的第二模型；其中，第二模型为各煤层的立体模型，立体模型包括各煤层的走向信息以及瓦斯隧道与各煤层的夹角信息；
175.在本实施例中，具体实施时，可以采用现有技术中用于建立三维模型的软件得到第二模型。
176.需要特别和明确说明的是，具体实施时，示例的建模软件包括但不限于欧特克平台的cad三维、revit、inventor、civil 3d等，达索平台的catia、solidworks等建模软件或者采用bentley平台的generative components、bentley aecosim等建模软件实现。需要强调的，在示例性的实施例中，建模方法为现有技术，本发明仅对其进行应用，并不涉及具体的建模方法以及建模步骤的改进或者设计，故而，此处不再赘述。
177.b320、核查第二模型，并从第二模型中筛选出待钻孔区域。
178.在本实施例中，核查第二模型时，可以先在第二模型中进行初始抽排孔的建立再建立完成之后，再根据建立的抽排孔模型检查抽排孔模型未覆盖的地质区域。
179.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，在第二模型中建立初始抽排孔模型时，任意相邻的两个抽排孔之间的间距优选为4m，且每一个抽排孔均应当按照从该抽排孔中第一掌子面上所在的具体位置呈对应的夹角逐渐穿过零净距多煤层组并与瓦斯治理轮廓线相交。
180.在一些具体实施例中，所述根据所述抽排孔布置方案，在所述零净距多煤层组内施作所述抽排孔的步骤，包括：
181.根据所述抽排孔布置方案，在所述第一掌子面朝所述零净距多煤层组内钻孔以施作所述抽排孔。
182.在一些具体实施例中，请参阅图7，在在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预
报，获取地质层的第一地质数据的步骤之后，还包括：
183.c100、根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据；
184.在本实施例中，具体实施时，首先根据第一地质数据，得到瓦斯隧道穿越零净距多煤层组的纵断面，然后以隧道的纵断面的为观测面，当第一掌子面与隧道的纵断面的水平倾角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获取得到第一轮廓面，在获取到第一轮廓面之后，再在第一轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔。在示例性的技术中，在第一轮廓面上设置抽排孔时，任意两个相邻的抽排孔之间的间距可以为2m、3m或者4m，具体实施时，任意两个相邻的抽排孔之间的间距优选为4m。在第一轮廓面上完成抽排孔的布置之后，再转向以隧道的平面为观测面，然后当平面与第一掌子面或者第一轮廓面的水平夹角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获得第二轮廓面，在获取到第二轮廓面之后，再在第二轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔，以用于补充第一轮廓面上的抽排孔未覆盖的区域。在示例性的技术中，在第二轮廓面上设置抽排孔时，第二轮廓面上新设置的抽排孔与第一轮廓面上设置的抽排孔之间也需要存在间距，也即是，第二轮廓面上设置的抽排孔是用于补充第一轮廓面上设置的抽排孔未覆盖到的区域。
185.需要特别和明确说明地是，在本实施例中，示例的模拟计算数据中记载有纵断面以及横断面分别对应的第一轮廓面数据以及第二轮廓面的数据。
186.c200、根据模拟计算数据，确定所有抽排孔之间的间隔距离，得到抽排孔布置方案。
187.当然，在示例性的技术中，获取不同工况下的模拟计算数据也可以采用建立模型，并且根据模型最终获取到待补充的抽排孔布孔方案或者获取到整个抽排孔布孔方案。
188.在本实施例中，采用根据第一地质数据建立纵断面以及横断面，并且以纵断面为观测面，当第一掌子面与隧道的纵断面的水平倾角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获取得到第一轮廓面，在获取到第一轮廓面之后，再在第一轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔。在示例性的技术中，在第一轮廓面上设置抽排孔时，任意两个相邻的抽排孔之间的间距为4m。在第一轮廓面上完成抽排孔的布置之后，再转向以隧道的平面为观测面，然后当平面与第一掌子面或者第一轮廓面的水平夹角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获得第二轮廓面，在获取到第二轮廓面之后，再在第二轮廓面上朝向地质体以及零净距多煤层组中布设多个均相互间隔的抽排孔，以用于补充第一轮廓面上的抽排孔未覆盖的区域。在示例性的技术中，在第二轮廓面上设置抽排孔时，第二轮廓面上新设置的抽排孔与第一轮廓面上设置的抽排孔之间也需要存在间距。使得本发明能够快速的确定抽排孔的布置方案，提升了抽排孔的布置效率。
189.在一些具体实施例中，请参阅图8，根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据的步骤，包括：
190.c110、根据第一地质数据，获取零净距多煤层组的纵断面信息；其中，纵断面信息中包括瓦斯隧道的轮廓信息以及治理轮廓信息；
191.在本实施例中，具体实施时，根据突出危险性信息获取零净距多煤层组的纵断面信息的过程分为，首先根据突出危险性信息获取零净距多煤层组所在区域的纵断面图，然后在纵断面图中画出瓦斯隧道的轮廓面，并以瓦斯隧道的轮廓面为基础线分别朝向瓦斯隧
道的拱顶和仰拱延伸出6.5m形成实际瓦斯治理轮廓线，在完成瓦斯治理轮廓线的设置之后，即可使得纵断面图形成纵断面信息。通过示例的方式，使得本发明在具体实施时能够对瓦斯治理轮廓线内的零净距多煤层组进行有效治理，并且能够保障治理之后的瓦斯隧道在施工时具备较高的安全性。
192.c120、根据纵断面图，获取零净距多煤层组中的各层煤层对应的横断面信息；其中，横断面信息中包括；
193.在本实施例中，当获取到对应的治理轮廓信息之后，便通过步骤c110获取得到的纵断面信息再次获取瓦斯隧道的横断面信息。获取瓦斯隧道的横断面信息的过程分为，根据纵断面信息选取任意一个位置获得横断面图，在横断面图中，根据施工图纸等现有材料，绘制出对应的瓦斯隧道的横断面轮廓线，在绘制出瓦斯隧道的横断面轮廓线之后，便以横断面轮廓线为最高点、最低点以及左右两边的最宽点为基础，进行横断面图上的瓦斯治理轮廓线设置，具体设置时，以横断面轮廓线为最高点以及最低点为基准点，分别朝向瓦斯隧道的正上方和正下方延伸出6.5m，同时将横断面轮廓线左右两边的最宽点为基础分别朝向两边延伸出12米。需要强调的是，在朝向瓦斯隧道的正上方延伸出6.5m时，需以瓦斯隧道的竖向中心线与横向中心线的焦点为基点，分别朝瓦斯隧道的左右两边各偏离45
°
形成扇形区然后扇形区所覆盖的拱顶区域的瓦斯隧道的轮廓线均需朝与该点对应的切线相垂直的方向朝向瓦斯隧道正上方的地质体中延伸出6.5m，也即是，90
°
区域范围内的瓦斯治理轮廓线与隧道拱顶的治理轮廓线平行。示例性的，请参阅图13，在横断面图中，瓦斯隧道的治理轮廓线为两侧及底端均为直线结构，顶端为90
°
区域范围内的瓦斯治理轮廓线为弧线、弧线两端为直线，且直线与弧线之间首尾相连形成图13所示的多边形结构。通过这一方式，使得本发明在具体实施时，能够建立准确的获取得到包括有纵断面信息和横断面信息的纵断面图以及横断面图。并且通过示例的方式，也使得本发明在对零净距多煤层组进行瓦斯抽排时的安全性。
194.c130、建立第一模型；其中，第一模型为动态模拟零净距多煤层组的数据模型，数据模型记载有煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据；
195.在具体实施时，可以根据纵断面信息以及横断面信息获取得到对应的第一模型，然后采用现有技术获取得到煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据等数据信息。
196.c140、根据第一模型、纵断面信息以及横断面信息，获取不同工况下的模拟计算数据。
197.需要特别和明确说明地是，在本实施例中示例的模拟计算数据包括第一轮廓面数据以及第二轮廓面数据，第一轮廓吗的获取过程为以纵断面为观测面，当第一掌子面与隧道的纵断面的水平倾角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获取得到第一轮廓面；第二轮廓面的获取过程为：以隧道的平面为观测面，然后当平面与第一掌子面或者第一轮廓面的水平夹角为大于0
°
且小于90
°
之间的任一夹角时，便获得第二轮廓面。
198.在一些具体实施例中，请参阅图8，在根据第一模型、纵断面图以及横断面图，获取
不同工况下的模拟计算数据的步骤之后，还包括：
199.c150、根据模拟计算数据，获取零净距多煤层组的抽排孔的初始设计方案；其中，初始设计方案包括抽排孔的初始布设区域；
200.在本实施例中，具体实施时，在步骤c140获得的第一轮廓面上按照任意相邻的两个抽排孔之间的间距为4m进行第一抽排孔布置，在完成第一轮廓面上的第一抽排孔布置之后变形虫初始布设方案。
201.c160、核查并从初始布设区域中筛选出待钻孔区域；其中，待钻孔区域为初始布设区域中的抽排孔未覆盖的区域；
202.在完成初始抽排孔的布置之后，便转向隧道平面，核对第一掌子面是否还存在第一抽排孔未覆盖的区域，当存在未覆盖的区域时，便将该区域定义为待补充钻孔区域。
203.c170、在待钻孔区域补充布置钻孔数量，形成抽排孔布置方案。
204.在本实施例中，在对待补充钻孔区域进行补充钻孔时，也是按照任意相邻的两个相邻的抽排孔之间的间距为4m进行补充设置。
205.在一些具体实施例中，请参阅图9，核查并从初始布设区域中筛选出待钻孔区域的步骤，包括：
206.c161、根据横断面信息和纵断面信息，建立包括初始布设区域的零净距多煤层组的第二模型；其中，第二模型为各煤层的立体模型，立体模型包括各煤层的走向信息以及瓦斯隧道与各煤层的夹角信息；
207.在本实施例中，具体实施时，可以采用现有技术中用于建立三维模型的软件得到第二模型。
208.需要特别和明确说明的是，具体实施时，示例的建模软件包括但不限于欧特克平台的cad三维、revit、inventor、civil 3d等，达索平台的catia、solidworks等建模软件或者采用bentley平台的generative components、bentley aecosim等建模软件实现。需要强调的，在示例性的实施例中，建模方法为现有技术，本发明仅对其进行应用，并不涉及具体的建模方法以及建模步骤的改进或者设计，故而，此处不再赘述。
209.c162、核查第二模型，并从第二模型中筛选出待钻孔区域。
210.在本实施例中，核查第二模型时，可以先在第二模型中进行初始抽排孔的建立再建立完成之后，再根据建立的抽排孔模型检查抽排孔模型未覆盖的地质区域。
211.需要特别和明确说明的是，在本实施例中，在第二模型中建立初始抽排孔模型时，任意相邻的两个抽排孔之间的间距优选为4m，且每一个抽排孔均应当按照从该抽排孔中第一掌子面上所在的具体位置呈对应的夹角逐渐穿过零净距多煤层组并与瓦斯治理轮廓线相交。
212.在一些具体实施例中，请参阅图10，零净距多煤层组中形成有瓦斯溢出通道；
213.在根据抽排孔组布置方案，在第一掌子面朝向零净距多煤层组施作抽排孔的步骤之后，还包括：
214.s600、在第一掌子面处，对零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以增大瓦斯溢出通道。
215.在本实施例中，具体实施时，在第一掌子面上完成抽排孔施作之后，便在第一掌子面处，对零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以用于增大瓦斯溢出隧道。通过这一方
式，使得本发明在具体实施时能够加快零净距多煤层组的瓦斯抽排效率，缩减瓦斯隧道的瓦斯抽排时间，提升瓦斯抽排的安全性。
216.在一些具体实施例中，请参阅图11至图21，其中，图12中的α为突出煤层与隧道治理轮廓线的夹角，c5、c6、c7-1、c7-2、c8-1、c8-2均为煤层编号。本发明示例的技术可以包括两种实施方式：
217.在一实施例中，沿隧道开挖至第一掌子面，然后在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报，获取地质层的第一地质数据，接下来根据第一地质数据，获取零净距多煤层组的突出危险性信息，然后根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据信息，并且根据模拟计算数据信息和突出危险性信息，获取零净距多煤层组的抽排孔的第一初始设计方案，核查并从第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域，接下来在待补充钻孔区域补充布置钻孔数量，形成抽排孔布置方案，最后在根据抽排孔布置方案，在零净距多煤层组内施作抽排孔，最终在完成抽排孔施作之后，在第一掌子面处，对零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以增大瓦斯溢出通道。也即是，在一实施例中，获取到突出危险性信息之后，先进行抽排孔的第一初始设计方案的制定，然后在进行核查并筛选出第一初始设计方案中未补充钻孔的区域，并对未补充钻孔的区域进行补充钻孔，以达到消除第一初始设计方案中存在的遗漏的区域的目的，通过这一方式，使得本发明在具体实施时可以准确的获取得到瓦斯隧道的抽排孔布置结果，有效消除了相关技术中存在因瓦斯隧道的抽排孔设置遗漏而导致在对瓦斯隧道进行抽排时存在瓦斯抽排效果差的技术缺陷。
218.在另一实施例中，沿隧道开挖至第一掌子面，然后在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报，获取地质层的第一地质数据，接下来根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据，在根据模拟计算数据，确定所有抽排孔之间的间隔距离，得到抽排孔布置方案，最终在完成抽排孔施作之后，在第一掌子面处，对零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以增大瓦斯溢出通道。也即是，在另一实施例中，采用接下来根据第一地质数据，获取不同工况下的模拟计算数据，在根据模拟计算数据，确定所有抽排孔之间的间隔距离，得到抽排孔布置方案的步骤替换掉一实施例中记载的根据所述第一地质数据，获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息；根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案记载的步骤。通过这一方式，也使得本发明在具体实施时可以准确的获取得到瓦斯隧道的抽排孔布置结果，有效消除了相关技术中存在因瓦斯隧道的抽排孔设置遗漏而导致在对瓦斯隧道进行抽排时存在瓦斯抽排效果差的技术缺陷。
219.当然，在一些实施例中，也可以采用如下示例的方式对瓦斯隧道进行抽排孔的设置：该发明主要解决当多层煤层组构成的突出煤层组，在设计抽排钻孔时，满足规范确定治理范围12m和0.5m要求的前提下，在设计钻孔布置时充分考虑煤层组及煤层组中的每一层煤，还需要充分考虑煤层走向，煤层倾角对设计钻孔布置造成的影响，布孔权覆盖且没有盲区防止局部地方无抽排孔造成治理不达标形成的局部突出风险。此发明对各种复杂工况构成的突出煤层组治理提供借鉴。根据隧道设计图纸初步判断突出煤层是否符合多层煤层组成的煤层组，在隧道掌子面距离煤层法线20m采用地质钻孔取芯，探探明煤层位置，厚度，倾角和与线路夹角交叉情况，煤层之间有效岩柱的厚度，根据地质请选择合适的的施工工法(以台阶法为例)，在距离煤层法线10m通过取芯钻孔，对每一层煤层进行突出预测，结合煤层突出危险性预测，根据煤层之间岩柱有效厚度，判断煤层按照独立煤层治理，或邻近突出
煤层组进行瓦斯抽排孔进行设计。
220.下面更加详细地进行说明：根据设计图纸，在距离c6煤层法线20m距离超前钻孔，探探明煤层位置，厚度，倾角和玉线路交叉情况，煤层之间有效岩柱的厚度，对煤层进行编号。初步判断煤层归类判断：c5为首层煤，c6和c7-1之间距离不足10m，大于《防治煤与瓦斯突出规定2019版》的要求的7m要求，c5和c6为邻近煤层治理；c7-2、c8-1和c8-1，煤层相互之间距离不足5m，按照净距煤层组一起治理。完成c5和c6煤层图纸治理后，掘进至c6m煤10m法线距离。对c7和c8煤层进行突出危险性预测，均具有突出危险性。需要进行突出措施治理，c7和c8煤层组按照邻近煤层组进行防突治理，采用抽排瓦斯方式处理。对c7和c8煤层组组织抽排钻孔设计。根据超前地质钻孔获得的瓦斯纵断面布置图，从拱顶和地板方向分别对每一层沿煤层方向延伸12m，至少超出轮廓线5m的范围，找出均满足要求的治理轮廓线，同理，在隧道平面布置图找出相应的轮廓线，根据获取数据。根据c7和c8煤层组最后一层c8-2煤层，抽排钻孔进入顶板不小于0.5m。c7和c8-1煤层全部包括在内的岩柱体内的煤层和岩柱全部进行抽排治理。根据煤层特性运用comsol数值模拟软件，针对c8煤层，根据瓦斯压力，吨煤瓦斯含量，初步抽采负压80kpa，建立模型，按2m.3m，4m，5m抽排孔间距。不同工况模拟计算，对比分析，确定了钻孔终孔间距4m最优。根据终孔间距4m，煤层倾角，初步对煤层组形成的瓦斯突出治理矩形柱体内的所有煤层抽采布孔。针对煤层组内的c7煤层布孔情况，核查，补充部分钻孔。由于煤层走向与线路存在斜交，在左右轮廓线和煤层倾角计算，发现在存在盲区，根据不同盲区再补充不同钻孔。根据倾角和走向，将盲区补充后的全部根据坐标计算，形成钻孔数据表。c8煤层较厚，特别是在隧道洞身下部，煤层厚度大11米左右，同时考虑到煤层偏软，煤层透气性交差，采用水力割缝和水力冲孔增大煤层透气性，增大煤层瓦斯溢出通道，加快抽排效果。单独设计水力冲孔和水力割缝图。煤层组布孔完成后，组织专家讨论、咨询设计单位和煤矿设计单位对土石进行讨论论证，形成正式煤层抽排钻孔专用设计图，严格按图施工。
221.在示例性的实施例中，某瓦斯隧道的c7、c8零净距多煤层组穿层抽采设计参阅图14、图15。本发明技术方案通过让瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的包括多个沿瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层的零净距多煤层组，然后沿隧道开挖方向开挖至与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第一目标距离的第一掌子面，在第一掌子面处，对地质层进行超前地质预报并获取地质层的第一地质数据，再根据第一地质数据获取零净距多煤层组的突出危险性信息，并根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，最后再根据抽排孔布置方案，在零净距多煤层组内施作抽排孔。本发明示例的技术方案在抽排孔之前，首先在与煤层距离第一目标距离的第一掌子面对包括零净距多煤层组的地质层进行超前地质预报，并且根据超前地质预报结果获取零净距多煤层组的突出危险性信息，最好再根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，使得本发明在具体实施时能够根据零净距多煤层组所对应的地质数据制定对应的抽排孔布置方案，并且根据制定的抽排孔布置方案在第一掌子面上施作抽排孔，使得本领域技术人员在面临零净距多煤层组时能够进行抽排孔施工，解决了相关技术在临近净距或者零净距多煤层组的煤层组时，却无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯的技术缺陷。
222.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本
发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述瓦斯隧道开挖且穿过地质层中的所述零净距多煤层组，所述零净距多煤层组包括沿所述瓦斯隧道的开挖方向依次布置的多个煤层；所述抽排孔布设方法包括如下步骤：沿所述开挖方向开挖至第一掌子面；其中，所述第一掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第一目标距离；在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前地质预报，获取所述地质层的第一地质数据；其中，所述第一地质数据包括所述零净距多煤层组的地质数据；根据所述第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于所述第二掌子面获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息；其中，所述第二掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第二目标距离，所述突出危险性信息包括瓦斯压力、吨煤瓦斯含量以及煤层坚固系数；根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案；根据所述抽排孔布置方案，在所述零净距多煤层组内施作所述抽排孔。2.如权利要求1所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前地质预报，获取所述地质层的第一地质数据的步骤，包括：在所述第一掌子面处，对所述地质层进行超前钻孔，实现超前地质预报并获取所述地质层的第一地质数据。3.如权利要求1所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述根据所述第一地质数据，开挖至第二掌子面，并基于所述第二掌子面获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤，包括：根据所述第一地质数据，开挖至所述第二掌子面；基于所述第二掌子面，获取所有相邻的两层所述煤层之间的当前间距；根据所述当前间距，制定对应的处置方案；根据所述处置方案对各所述煤层进行防突治理，并获取对各所述煤层对应的防突治理效果；根据所述防突治理效果，获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息。4.如权利要求3所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述处置方案包括第一处置方案以及第二处置方案；所述根据所述当前间距，制定对应的处置方案的步骤中，包括：将所述当前间距进行划分，其中，将小于7m的所述当前间距划分为第一间距数据组，将大于或者等于7m的所述当前间距划分为第二间距数据组；当所述当前间距处于第一间距数据组时，则将所述当前间距对应的至少两个煤层作为所述零净距多煤层组，并执行所述第一处置方案；当所述当前间距处于第二间距数据组时，则将所述当前间距对应的至少两个煤层作为邻近煤层组，并执行所述第二处置方案。5.如权利要求4所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，当所述当前间距处于所述第一间距数据组时；
在所述根据所述防突治理效果，获取所述零净距多煤层组的突出危险性信息的步骤之后，还包括：判断所述突出危险性信息是否满足预设指标；当所述突出危险性信息满足所述预设指标时，则从所述第二掌子面开挖至第三掌子面；所述第三掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第三目标距离；检测并获取所述第三掌子面所对应的当前突出危险性信息；判断所述当前突出危险性信息是否满足所述预设指标；当所述当前突出危险性信息不满足所述预设指标时，则基于所述第三掌子面对各所述煤层进行防突治理并获取对应的防突治理效果，以得到当前突出危险性信息，且返回执行所述判断所述当前突出危险性信息是否满足所述预设指标的步骤，直至所述当前突出危险性信息满足所述预设指标；在所述当前突出危险性信息满足所述预设指标后，从所述第三掌子面开挖至所述第四掌子面；其中，所述第四掌子面与所述零净距多煤层组中靠近其设置的所述煤层之间的距离为第四目标距离；将所述第四掌子面作为所述第三掌子面，并返回执行所述检测并获取所述第三掌子面所对应的当前突出危险性信息的步骤，直至所述当前突出危险性信息满足所述预设指标；在所述当前突出危险性信息满足所述预设指标后，将各所述煤层组作为所述零净距多煤层组，并从所述第四掌子面开挖至穿过所述零净距多煤层组。6.如权利要求1至5中任一项所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤之前，还包括：根据所述第一地质数据，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息；所述根据所述突出危险性信息，确定所述零净距多煤层组的抽排孔布置方案的步骤，包括：根据所述突出危险性信息和所述模拟计算数据信息，获取所述零净距多煤层组的抽排孔的第一初始设计方案；其中，所述第一初始设计方案包括所述抽排孔的第一初始布设区域；核查并从所述第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域；其中，所述待补充钻孔区域为所述第一初始布设区域中的所述抽排孔未覆盖的区域；在所述待补充钻孔区域补充布置钻孔数量，形成所述抽排孔布置方案。7.如权利要求6所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述根据所述第一地质数据，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息的步骤，包括：根据所述第一地质数据，获取所述零净距多煤层组的纵断面信息；其中，所述纵断面信息中包括所述瓦斯隧道的轮廓信息以及治理轮廓信息；根据所述纵断面信息，获取所述零净距多煤层组中的各层煤层对应的横断面信息；其中，所述横断面信息中包括所述轮廓信息以及所述治理轮廓信息；建立第一模型；其中，所述第一模型为动态模拟所述零净距多煤层组的数据模型，所述数据模型记载有煤基质弹性模量数据、泊松比数据、煤基质密度数据、煤层初始孔隙率数
据、煤层裂隙初始渗透率数据、瓦斯动力粘度数据、初始瓦斯压力数据、朗格缪尔压力参数数据以及朗格缪尔体积应变常数数据；根据所述第一模型、所述纵断面信息以及所述横断面信息，获取不同工况下的所述模拟计算数据信息。8.如权利要求7所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述核查并从所述第一初始布设区域中筛选出待补充钻孔区域的步骤，包括：根据所述横断面信息和所述纵断面信息，建立包括所述第一初始布设区域的所述零净距多煤层组的第二模型；其中，所述第二模型为各所述煤层的立体模型，所述立体模型包括各所述煤层的走向信息以及所述瓦斯隧道与各所述煤层的夹角信息；核查所述第二模型，并从所述第二模型中筛选出所述待钻孔区域。9.如权利要求1至5中任一项所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述零净距多煤层组中形成有瓦斯溢出通道；在所述根据所述抽排孔组布置方案，在所述第一掌子面朝向所述零净距多煤层组施作抽排孔的步骤之后，还包括：在所述第一掌子面处，对所述零净距多煤层组施作水力冲孔和水力割缝，以增大所述瓦斯溢出通道。10.如权利要求1至5中任一项所述的瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，其特征在于，所述根据所述抽排孔布置方案，在所述零净距多煤层组内施作所述抽排孔的步骤，包括：根据所述抽排孔布置方案，在所述第一掌子面朝所述零净距多煤层组内钻孔以施作所述抽排孔。

技术总结
本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种瓦斯隧道零净距多煤层组的抽排孔布设方法，在抽排孔之前，首先在与煤层距离第一目标距离的第一掌子面对包含零净距多煤层组的地质层进行超前地质预报，并且根据超前地质预报结果获取零净距多煤层组的突出危险性信息，再根据突出危险性信息确定零净距多煤层组的抽排孔布置方案，使得本发明在具体实施时能够根据零净距多煤层组所对应的地质数据制定对应的抽排孔布置方案，并且根据制定的抽排孔布置方案在第一掌子面上施作抽排孔，能够对临零净距多煤层组进行抽排孔施工，解决了临近净距或者零净距多煤层组的煤层组无法直接采用相关技术对隧道施工区域进行抽排孔布置以抽除瓦斯的技术缺陷。技术缺陷。技术缺陷。


技术研发人员：朱海明 郑仕跃 关瑞士 冉立 张仁坤 李斌 王刚 陈平
受保护的技术使用者：中建国际工程有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/21