[发明专利]突出危险煤层石门快速揭煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及突出危险煤层石门快速揭煤方法，尤其适用于煤矿中有强突出危险 性石门的快速揭煤。

背景技术

突出危险矿井中石门揭煤时最容易发生突出，各矿区大型突出基本上都发生在 该时候，严重制约矿井安全快速生产。目前，有突出危险性的石门揭煤方法主要有 水力冲孔，水力割缝，金属骨架等，但是这些措施只是对揭煤点的煤岩体起到单纯 弱化或加固作用，形成单一的保护结构，并没有释放深部地应力，也不能隔断或缓 冲其释放过程产生的冲击能量对巷道造成的突出和冲击作用。在揭煤瞬间，由于煤 岩体在放炮作用下迅速揭开，必然引起应力迅速重新调整，煤岩体将深部应力释放 时产生的能量传递到巷道，产生冲击，而容易发生突出。但是工程实践表明，在这 些方法的保护下石门揭煤速度仍然很慢，为最危险的操作工艺之一，浪费大量人力 物力，影响工程进度，造成采掘失调。特别是新建矿井，由于前期投入大，而一直 没有生产，绝不允许浪费大量时间。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种突出危险煤层石门快速揭煤方法，通过人 为形成一个强弱强加固圈结构，各加固圈层之间相互配合，最终消除揭煤点煤体的 突出危险性，达到安全快速揭煤的目的。

技术方案：本发明的突出危险煤层石门快速揭煤方法：

a、在掘进的巷道距离煤层约10m时，向煤层方向打钻孔，直至穿过煤层为止， 实施瓦斯抽排；

b、继续掘进，在距离煤层为2～5m时，对巷道迎头煤体外围深处一定距离的 煤岩体进行破坏，使煤岩体形成强、弱、强结构，其中破坏处为弱圈；

c、抽排弱圈内的瓦斯；

d、在巷道迎头煤体周边的煤层及直接顶和直接底距离煤层约0.5m内均匀注入 水泥浆加固，形成均匀环绕在巷道迎头煤体周围的加固强圈；

e、破坏巷道迎头煤体，并抽排瓦斯；

f、按常规方法掘进，并穿过迎头煤体进入直接顶约2m，完成揭煤工作。

所述加固强圈的厚度为巷道尺寸0.5～1倍；所述迎头煤体外围深处一定距离为 加固强圈厚度的1～2倍。

有益效果：本发明通过制造强弱强的保护结构，提高了揭煤过程的安全性。弱 圈使得巷道周围的原始地应力降低40％～90％，同时有效吸收揭煤过程中由于应力 释放而产生的突出和冲击能量，能量吸收率可达50％～90％，从而缓冲并隔断揭煤 过程中深部地应力对巷道的影响，减小了对巷道的冲击；加固强圈只需要抵抗弱圈 吸收和缓冲后的残余能量的冲击，由于加固强圈内注入了加固材料，其强度大大增 高，抵抗冲击的能力也增大。这样，强圈和弱圈在保护巷道过程中相互作用，确保 了揭煤过程的安全性。本套方法在确保安全揭煤的条件下，能减少消突工程量 20％～30％。减少瓦斯抽放时间，缩短施工周期，安全揭煤速度提高20％～50％，具 有极好的推广价值。

附图说明

图1是本发明突出危险煤层石门快速揭煤结构示意图。

图2是图1的A-A剖面示意图。

图中：1-巷道，2-加固强圈，3-弱圈，4-煤层，5-基本底，6-直接底，7-巷道迎 头煤体，8-直接顶，9-基本顶。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的突出危险煤层石门快速揭煤方法，根据查地质参数：煤层厚度、倾角、 走向、瓦斯参数，水文情况，巷道的走向、尺寸以及其他在施工中有要求的参数， 制定详细揭煤方案。做好揭煤前的准备工作，合理处理揭煤点的裂隙瓦斯，水等其 他危险因素。在掘进的巷道1距离煤层4约10m时进一步测定煤层上述参数，布 置钻孔抽放或排放巷道迎头及其周围8m以内瓦斯，并根据煤岩层的岩性和瓦斯参 数，确定加固强圈2和弱圈3的厚度，加固强圈2的厚度为巷道尺寸的0.5～1倍为 宜，而弱圈3的厚度为强圈厚度的1～2倍为宜，不能超过6m，当突出危险性较大 时圈层厚度取大值，否则取小值。例如，圆形巷道的直径为4m，则加固强圈2的 厚度应为2m，而弱圈3的厚度为2～4m时，比较适宜，弱圈的厚度也可以继续增大， 但是消突效果将不再很明显，且要求不能超过6m。此外，加固强圈2和弱圈3的 宽度在包括整个煤层厚度的同时，要进入直接顶8和直接底6不少于0.5m，当直接 顶8或直接底6厚度低于0.5m，可以将浆液注入到基本顶9或基本底5之内0.5m， 以此确保在发生变形的时候在不同岩性之间不会产生强大的剪切力，而避免岩层之 间的分界面被严重破坏，为突出制造条件。在符合国家和矿方校检指标的情况下， 继续掘进，并在距离煤层4(揭煤点)为2～5m时停止掘进，通过高压水射流割缝 技术，水力冲孔或松动炮等技术在拟制造弱圈3处进行弱化，使煤岩体形成强、弱、 强结构；弱化的效果越理想消突效果越好。弱圈3将能降低石门附近的地应力 40％～90％，并使得瓦斯能够顺利被排放。同时弱圈3能有效隔断深处地应力释放时 产生的冲击能量的传播，使得冲击能量不会传递到巷道1，或是由于弱圈3对冲击 能量的吸收之后，只有少量的冲击能量能传递到巷道1，冲击作用明显减小，以此 确保巷道1的安全。在弱圈3形成之后按照常规抽放瓦斯的方法抽放瓦斯，减少瓦 斯含量，降低瓦斯膨胀能，消除突出危险性。通过高压水射流割缝或水力冲孔技术 在巷道迎头煤体7内割缝或冲孔，以释放地应力，排放瓦斯，降低瓦斯压力，消除 巷道迎头煤体7的突出危险性，迎头煤体7外围深处的距离为加固强圈厚度尺寸的 1～2倍。在弱圈3形成之后，向准备制造加固强圈2的位置方向实施钻孔，并按照 常规方法注入水泥浆或其他加固材料加固，增大加固强圈2的强度，增大其抵抗突 出的能力，并有效抵抗由弱圈3吸收后的残余冲击能量的冲击，确保巷道1的安全。 当加固材料凝固之后，需要检测加固效果。在实施注浆加固的区域再钻孔，钻孔要 求在初始注浆钻孔的中间位置，钻孔施工之后，按照常规的方法封孔并注水泥浆， 若浆液能够顺利注入，则说明加固效果不理想，需要重向注浆区域再补打钻孔，并 再次注浆加固。当浆液不能够顺利注入时，说明注浆效果达标。等待浆液都凝固之 后，可以按照常规的揭煤方法掘进巷道并进入顶板2m，完成石门揭煤工作。在整 个石门揭煤的过程中要及时进行支护。