[发明专利]松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速掘进方法，尤其是一种适用于煤矿中有强突出危险性、支护困难煤层的松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法。

背景技术

松软高突煤层的开采伴随着大量瓦斯涌出，突出威胁较大，并且煤质松软造成煤巷支护困难，严重制约矿井安全快速生产。目前，无法开采保护层时，主要通过预抽煤层瓦斯解决高突煤层掘进过程中的瓦斯问题，但是，常规的瓦斯抽采方法存在单孔瓦斯抽采有效范围小，钻孔施工工作量大，且抽采效率偏低的不足，无法有效解决掘进过程中的瓦斯危害。由于煤巷掘进过程中煤质松软且压力较大，巷道维护十分困难，浪费大量人力物力，影响工程进度，造成采掘失调。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法，通过采用底板穿层钻孔高压射流割缝卸压增透技术，形成网络式裂隙网，强化穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的抽采效果；并且通过压注充填材料，形成网络式充填区，以改善煤层巷道周围煤体的强度和应力分布，使煤巷掘进过程中的维护变的容易，消除掘进过程中的瓦斯灾害，从而实现安全快速掘进。

技术方案：本发明的松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法：包括在煤层底板岩层内沿工作面走向布置底抽巷，在底抽巷内布置钻场，从底抽巷的每个钻场内向煤层方向施工穿层割缝孔，直至穿过煤层为止，对煤层内进行高压水力割缝，之后实施瓦斯抽采；其特征在于还包括如下步骤：

a、在所述底抽巷内布置间距为6~8m的多个钻场，每个钻场布置5~7个在煤层内成线性分布的穿层割缝孔，穿层割缝孔的终孔间距为6~8m；

b、在煤层巷道开掘时间前30~50天，对靠近预掘煤层巷道位置两侧的一排穿层割缝孔停止瓦斯抽采，通过注浆泵向停止瓦斯抽采的一排穿层割缝孔内依次压注充填材料，对预掘煤层巷道两侧的煤体进行加固； 

c、未充填的穿层割缝孔继续瓦斯抽采；

d、在煤层巷道开掘时间前5~7天，对瓦斯抽采效果进行检验，达到《防治煤与瓦斯突出规定》要求后，可在煤层巷道开掘时间按常规方法掘进煤层巷道；

e、在掘进煤层巷道过程中，继续向靠近预掘煤层巷道位置两侧的一排穿层割缝孔内依次压注充填材料，保证依次充填的两排穿层割缝孔位置应超前掘进头不小于50m。

所述每个钻场穿层割缝孔的个数根据煤层倾角和穿层割缝孔的影响半径确定。

所述煤层巷道开始掘进时，煤体加固距离需超过50m。

有益效果：本发明通过煤矿底板岩巷穿层钻孔内高压射流割缝对高突煤层进行卸压增透，提高穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的抽采效果，消除煤层内的高瓦斯梯度，减少煤层巷道掘进过程中的瓦斯涌出量，提高煤层巷道掘进速度；并且通过压注充填材料，形成网络式充填区，增大煤体强度，改善煤巷掘进的支护条件，减少煤巷两帮瓦斯向掘进巷道的涌出，在消除高突煤巷掘进突出危险性的同时，解决了煤巷支护难的问题，大大提高了松软高突煤层煤巷掘进的速度。本发明可使松软高突煤层瓦斯抽采浓度提高10~15%，预抽率提高25%，每孔出煤量达到3吨以上；预抽需要的钻孔数量减少20%~30%，预抽需要的时间减少20%；具有极好的推广价值。

附图说明

图1是本发明松软高突煤层快速掘进结构示意图；

图2是图1的A－A剖面示意图；

图中：1-煤层，2-煤层巷道，3-底抽巷，4-穿层割缝孔，5-网络式充填区，H1-巷道上帮轮廓线外控制距离，H2-巷道下帮轮廓线外控制距离，α-煤层倾角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法，首先根据查地质信息参数：煤层厚度、煤层倾角α、煤层走向、瓦斯参数，水文情况以及其它在施工中有要求的参数，制定详细实施方案。做好实施前的准备工作，考虑处理裂隙、断层、水等危险因素。在煤层1底板岩层内沿工作面走向布置底抽巷3，通过割缝试验确定割缝孔的影响半径；完成后在底抽巷内每隔6~8m布置一个钻场，每个钻场布置5~7个穿层割缝孔4，割缝孔在煤层内成线性分布，终孔间距为6~8m。根据煤层倾角α和割缝孔的影响半径，确定每个钻场割缝孔的个数，其中倾斜、急倾斜的煤层倾角α在25o至90o之间的巷道上帮轮廓线外控制距离H1至少为20m，巷道下帮轮廓线外控制距离H2至少为10m，缓倾斜、近水平的煤层倾角α在0o至25o之间的巷道上帮轮廓线外控制距离H1和巷道下帮轮廓线外控制距离H2至少为15m。如煤层为缓倾斜或近水平煤层，煤层巷道2宽4m，割缝孔影响半径为3.7m，则需控制的距离为34m，布置5个穿层割缝孔4可控制37m，控制距离大于34m，因此布置5个穿层割缝孔4即可（煤层巷道2中布置1个，其上、下帮各布置2个）；如煤层为倾斜或急倾斜煤层，煤层巷道2宽4m，割缝孔影响半径为3.3m，则需控制的距离为34m，布置6个穿层割缝孔4可控制39.6m，控制距离大于34m，因此布置6个穿层割缝孔4即可（煤层巷道2中布置1个，其上帮布置3个，下帮布置2个）。从底抽巷3的每个钻场内向煤层1方向施工穿层割缝孔4，直至穿过煤层1为止，对煤层1内进行高压水力割缝，之后实施瓦斯抽采；在煤层巷道2开掘时间前30~50天，对靠近预掘煤层巷道2位置两侧的一排穿层割缝孔4停止瓦斯抽采，通过注浆泵向停止瓦斯抽采的一排穿层割缝孔4内依次压注充填材料，对预掘煤层巷道两侧的煤体进行加固，其它未充填穿层割缝孔4继续抽采瓦斯，当充填材料凝固之后，在煤层巷道2两侧形成网络式充填区5，如图2所示，网络式充填区5可以增加煤体强度，改善煤体应力分布，同时阻止网络式充填区5外侧的瓦斯向煤层巷道2预掘位置涌出。在煤层巷道开掘时间前5~7天，对瓦斯抽采效果进行检验，达到《防治煤与瓦斯突出规定》要求后，在煤层巷道2开掘时间按常规方法掘进煤层巷道2，此时煤体加固距离需超过50m。在掘进煤层巷道2过程中，继续向靠近预掘煤层巷道2位置两侧的一排穿层割缝孔4内依次压注充填材料，保证依次充填的两排穿层割缝孔4位置应超前掘进头不小于50m。