[发明专利]一种组合式石门揭煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合式石门揭煤方法，尤其是一种适用于煤矿井下突出危险煤层的安全快速揭煤方法。

背景技术

煤与瓦斯突出（以下简称突出）是煤矿井下含瓦斯煤体在极短时间内突然抛向采掘空间的一种动力现象，是煤矿生产中最严重的灾害之一，强度大、危险性高的突出往往发生在石门揭煤过程中。目前普遍认为突出是地应力、瓦斯压力和煤岩强度综合作用的结果，国内外学者从突出机理出发，提出诸多石门揭煤防突方法：在煤层卸压增透方面主要有水力冲孔、松动爆破和水力割缝等措施，在煤体加固方面主要有金属骨架和注浆加固等措施，这些措施在防突工作中取得了一定成效，但也存在很大的局限性。水力割缝等措施能有效卸除地应力和瓦斯压力，但同时破坏了煤体完整性，煤岩整体强度降低；注浆加固能有效提高煤体强度，但水泥砂浆只能在裂隙中扩散，裂隙开度小，扩散半径有限，并且沿程阻力大，注浆压力高（>10MPa），增大了封孔难度和作业危险。因此，迫切需要提供一种石门揭煤方法，旨在实现卸压增透与加固强化的组合。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种石门揭煤方法，通过割缝钻孔与普通钻孔的组合布置，增大了钻孔有效影响范围，从而实现了煤层均匀卸压增透，显著缩短了瓦斯预抽时间。

技术方案：本发明的组合式石门揭煤方法，包括如下步骤：

a、当石门掘进至与煤层垂距10m时，在石门迎头施工钻场；

b、由钻场内向煤层交替施工构成网状的多个钻孔，钻孔边界L控制在进入煤层石门5轮廓线外12m的范围之内，多个钻孔按割缝钻孔和普通钻孔间隔距离a排列；

c、割缝钻孔与普通钻孔施工完成后，安装封孔管并进行封孔，然后将封孔管连接到瓦斯抽采管网，对煤层内的瓦斯进行预抽；

d、瓦斯抽采达标后，将割缝钻孔作为注浆钻孔，向煤层内注入水泥砂浆强化煤体，实现割缝卸压与加固强化的组合；

e、待水泥砂浆凝固后，石门继续掘进，并穿过煤层进入顶板2m，完成揭煤工作。

所述割缝钻孔的直径为94mm，普通钻孔的直径为75mm；所述割缝钻孔的封孔管采用直径为1寸的无缝钢管；所述距离a为4～4.5m。

有益效果：本发明通过割缝钻孔与普通钻孔的组合布置，增大了钻孔有效影响范围，实现了煤层均匀卸压增透，显著缩短了瓦斯预抽时间。通过向割缝钻孔内注入水泥砂浆强化煤体，实现了割缝卸压与加固强化的组合，从降低地应力和瓦斯压力、提高煤体强度三方面综合考虑，全面消除了石门揭煤突出危险性。使用该方法，能有效减少30%～40%的消突工程量，安全揭煤速度提高40%～50%，具有广泛实用性。

附图说明

图1是本发明的一种组合式石门揭煤方法的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图2的B-B剖面图。

图中：1-煤层，2-普通钻孔，3-割缝钻孔，4-钻场，5-石门。

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：

如图1、图2和图3所示，本发明的一种组合式石门揭煤方法，包括如下步骤：石门5按照常规方法实施边探边掘，根据施工的地质孔资料探清煤层方位、倾角和厚度等参数，为石门揭煤工作奠定基础；当石门5迎头与煤层1垂距为10m时，停止掘进，在石门5迎头施工钻场4，钻场4尺寸视钻机型号而定，当钻场4施工完成后，将钻机调运至钻场4，按照图3所示，由钻场4内向煤层1交替施工构成网状的多个钻孔。钻孔边界L控制在进入煤层石门5轮廓线外12m的范围之内，多个钻孔按割缝钻孔3和普通钻孔2间隔距离a为4～4.5m排列，割缝钻孔3施工完成后进行割缝作业，所述割缝钻孔3的直径为94mm，普通钻孔2的直径为75mm；钻孔施工完成后，安装封孔管并进行封孔，为保证后期顺利注浆，割缝钻孔3的封孔管统一采用直径为1寸的无缝钢管，封孔后将割缝钻孔3和普通钻孔2的封孔管连接到瓦斯抽采管网，对煤层1中的瓦斯进行预抽。当瓦斯抽采达标后，将割缝钻孔3作为注浆钻孔，拆除割缝钻孔3的抽采管路，通过割缝钻孔3的封孔管向煤层1内注入水泥砂浆强化煤体，水泥砂浆沿割缝形成的孔洞扩散直至充满孔洞，待注浆压力突然升高且没有明显的降低趋势时停止注浆，实现割缝卸压与加固强化的组合；当水泥砂浆凝固后，石门5继续掘进，并穿过煤层1进入顶板2m，完成揭煤工作。