[发明专利]松软煤岩层下向钻孔抽采卸压瓦斯施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层群开采过程中的瓦斯抽采卸压施工方法，更具体地说是对于低透气、高瓦斯、突出、松软煤层开采过程中的瓦斯抽采卸压施工方法。

背景技术

对于瓦斯灾害的治理是煤矿开采过程中的一个重大难题，国内外对煤层群开采的矿井，大多采用了开采保护层。开采保护层时，必须对被保护层进行瓦斯预抽，瓦斯预抽主要是施工穿层钻孔，而对于没有或不具备施工底板巷的下保层，就必须施工下向穿层钻孔进行预抽。否则一方面被保护层在保护层开采后，得不到充分卸压；另一方面，被保护层受采动卸压后，卸压瓦斯向保护层大量涌出，即便是采用“Y”形通风，仍然会造成保护层开采时工作面和回风流中瓦斯超限，严重影响到矿井安全生产。

目前，下向穿层钻孔仅在少数矿井中有过实施，具体施工方式是在施工过程中，主要采用ZY-300、SGZ-300型钻机，以电为动力、普通压风为介质，风压1-2Mpa，钻孔直径74mm，开孔后直接施工至孔底，成孔后，直接下2寸套管10m，用水泥手工封孔10m。这种封孔方式封孔不严、漏气严重，造成瓦斯抽采效果差。不仅如此，这一方式主要是针对未受采动影响的原始煤岩体，而松软煤岩层由于受采动影响，原始煤岩体发生变化，裂隙变大，坚固性大大降低，煤岩体变软，已有的下向穿层钻孔施工方法因风压较小，造成孔内排水、排渣困难，也因煤岩体松软，施工过程中垮孔严重。实际上，这种已有方式不能直接在松软煤岩层中进行施工。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种松软煤岩层下向钻孔抽采卸压瓦斯施工方法，以解决采煤工作面回风巷风流瓦斯超限问题，实现在保护层开采过程中对下覆无底板巷的被保护煤层进行瓦斯预抽，提高抽采瓦斯浓度，以提高资源利用率，保证采煤工作面的高效、安全开采。

本发明针对松软煤岩层的地质条件提供有效的下向穿层钻孔的施工方法，使下向穿层钻孔在松软煤岩层中得到实施。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明松软煤岩层下向钻孔抽采卸压瓦斯施工方法的特点是在保护层工作面的沿空留巷段，设置下向穿层钻孔，通过下向穿层钻孔对下覆被保护煤层进行瓦斯预抽。

本发明方法的特点也在于：

对于下向穿层钻孔的施工是首先自沿空留巷的煤层底板向下形成扩孔段，在扩孔段中下内套管完成护孔，在内套管的外壁与岩石之间注浆形成封孔段，进一步的向下穿层钻孔的施工是在内套管中进行。

内套管的上端管口高于所述下向穿层钻孔的孔口，封孔段自下向穿层钻孔的孔口至内套管的底端，采用高压封孔泵注浆封孔。

内套管的深度不小于20m。

下向穿层钻孔滞后于保护层工作面20-30m施工。

下向穿层钻孔布置在被保护煤层卸压范围内，下向穿层钻孔的孔底按抽采卸压半径呈条带状均匀布置，孔底间距为15-20m。

对于下向穿层钻孔的施工采用高压风排渣钻进，风压为7-9MPa。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明通过在回采工作面沿空留巷段施工下向穿层钻孔，能最大化抽采保护层开采时，被保护层即下覆煤层的卸压瓦斯，提高保护层开采效果，使高瓦斯工作面在低瓦斯状态下回采，同时减少瓦斯向回采工作面涌出，确保工作面安全回采。

2、本发明针对松软煤岩层的下向钻孔的施工方法使得下向钻孔在施工中不易垮孔，钻孔成孔率高。

3、本发明方法中对于下向钻孔的施工可以采用KQJ120潜孔钻机，此类钻机专施工负度数孔，俯角最大能达-90°。在对保护层的开采过程中，要对下覆被保护煤层施工钻孔进行瓦斯预抽，预抽钻孔必须覆盖整个工作面，所以在下覆被保护煤层没有底板巷的情况下，钻孔角度必须有不同的角度，本发明方法完全可以满足这一施工的0°～-90°的仰俯角可调范围。同时，本发明施工中的钻机是以高压风为动力，采用高压风排渣钻进，钻孔施工速度比传统施工速度提高2-3倍，成孔率高，不易埋钻，钻孔深度能施工80m。

3、本发明通过在开采上覆煤层时对下覆高瓦斯高突煤层施工下向穿层钻孔，使得下覆煤层不需要施工底板巷和穿层钻孔，大大降低了形采成本，加快了掘进进度。

4、本发明高压封孔泵注浆封孔的方式确保了封孔质量，有效提高了瓦斯抽采和利用率。

附图说明

图1为本发明方法中保护层开采工作面沿空留巷下向穿层钻孔布置平面图。

图2为本发明方法中保护层开采工作面沿空留巷下向穿层钻孔布置剖面图。

图3为本发明方法中保护层开采工作面沿空留巷下向穿层钻孔施工图。

图4为本发明方法中封孔注浆断面图。