[发明专利]一种煤巷条带区域消突方法在审

专利信息
申请号: 201410533892.1 申请日: 2014-10-11
公开(公告)号: CN104314610A 公开(公告)日: 2015-01-28
发明(设计)人: 胡千庭;孟贤正;胡圣辉;舒桂德;张永将;甘宗滔;程国建;曹建军;陈国红;刘军;王中华;袁本庆;李成成 申请(专利权)人: 中煤科工集团重庆研究院有限公司;丰城矿务局
主分类号: E21F7/00 分类号: E21F7/00
代理公司: 北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129 代理人: 谢殿武
地址: 400039 *** 国省代码: 重庆;85
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摘要:
搜索关键词: 一种 条带 区域 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种一种抽采煤层瓦斯的方法,特别涉及一种适用于不同倾角、埋深、煤系地层岩性及结构条件下的单一煤层煤巷条带区域消突方法。

背景技术

我国是世界上的主要产煤国,也是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,其煤炭生产量95%来自井工开采,而高瓦斯、突出矿井煤炭产量约占30%以上。由于我国煤矿开采每年以10~40m的速度向深部延伸,随着矿井开采深度的增加,突出及冲击地压等动力灾害显著增加;一些深部矿井在高地应力、高瓦斯及高温环境下的突出发生机制更加复杂,突出和冲击地压复合型动力灾害凸显,防止突出还是一项世界性难题。

高瓦斯突出矿井主要采用开采保护层和预抽煤层瓦斯进行区域防突,其中开采保护层结合被保护层卸压瓦斯抽采进行区域防突已得到了广泛的应用,并取得了良好的防突效果;但单一严重突出煤层无保护层开采条件的区域瓦斯预抽防突还有诸多难题未解决,主要有预抽钻孔施工难度大、安全可靠性差,钻孔施工达不到设计要求,施工过程存在夹钻、顶钻、喷孔甚至钻孔突出等重大安全隐患,穿层预抽效果不理想;也有一些单一严重突出煤层,即使在瓦斯区域预抽“达标”或瓦斯含量低的煤层,采掘过程仍然发生地应力主导型突出,造成了重大人员伤亡及财产损失。

我国煤炭行业现行法规要求开采单一严重突出煤层时应采取地面钻孔或井下顶底板岩巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯进行区域防突。目前,鉴于地面钻孔的经济性与抽采效果均不理想,仅限于个别浅部矿井应用;国内外绝大多数开采单一突出煤层的矿井主要采用底板岩巷网格式密集穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯进行区域防突,底板岩巷距离待掘煤巷煤层法距15~25m甚至更远,并与待掘煤巷在平面上呈内错、重叠或外错布置,然后施工穿层钻孔、封孔长度不小于3m进行预抽。该传统底板岩巷穿层钻孔区域防突方法没有考虑岩巷掘进围岩应力重新分布对预抽煤层瓦斯影响,容易造成待掘煤巷条带处于岩巷掘进围岩集中应力影响区,待掘煤巷条带煤层透气性降低,预抽瓦斯效果差;另一方面,煤巷掘进时又产生二次围岩应力分布,容易造成底板岩巷穿层钻孔封孔破坏漏气,钻孔抽采利用率低,该区域防突效果不理想,尤其在一些深部开采在高地应力、高瓦斯及高温环境下的底板穿层钻孔抽采区域防突效果差。

为了提高底板岩巷穿层钻孔预抽煤层待掘煤巷条带区域防突效果,国内外曾在底板岩巷试验了水力压裂、高压水射流扩孔及深孔预裂爆破来强化待掘煤巷条带煤层卸压、增透,以提高底板岩巷穿层钻孔预抽区域防突效果。应该说这些措施在一定程度上是有利的,但也具有明显的局限性。如水力压裂在煤层同时形成卸压与应力集中、破坏范围及方向性不可控,容易压垮底板巷道,其区域防突效果有待考察、完善;高压水射流扩孔、深孔预裂爆破分别通过增大煤孔段直径强化卸压与增透、部分穿层钻孔煤孔段装药爆破卸压与增透提高预抽效果,其工序、工艺本身较复杂,安全可靠性需要进一步提高。为此,针对现有技术存在的问题,亟需提出一种适用于不同倾角、埋深、煤系地层岩性及结构条件下的单一煤层煤巷条带区域消突方法,使待掘煤巷直接处于预掘岩巷卸压区来提高穿层钻孔区域预抽效果。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种适用于不同倾角、埋深、煤系地层岩性及结构条件下的单一煤层煤巷条带区域消突方法,通过预掘底板岩巷对煤层待掘巷道条带进行区域卸压、增加煤层透气性,并通过穿层钻孔的瓦斯抽采将煤巷掘进条带防突范围内的煤层瓦斯压力或含量快速降低到安全许可范围,从而将高地应力、高瓦斯突出煤层掘进转化为低地应力及低瓦斯状态的无突出危险区,实现煤巷安全快速掘进。

本发明的煤巷条带区域消突方法,使待掘煤巷直接处于预掘底板岩巷卸压区并采用穿层钻孔预抽煤层瓦斯;

进一步,在待掘煤巷煤层的正下方沿走向预掘底板岩巷,在底板岩巷对待掘煤巷进行卸压,并采用穿层钻孔对待掘煤巷上下帮进行瓦斯预抽;

进一步,根据地质及煤层底板岩性确定底板岩巷上距煤层的合理空间位置,所述底板岩巷采用宽断面强化卸压效果;

进一步,所述底板岩巷距煤层垂直距离为8~10m;

进一步,所述底板岩巷钻场穿层抽采钻孔在待掘煤巷上、下帮各15m范围内呈扇形分布,并根据卸压底板巷钻场不同空间位置煤层的抽采有效影响半径确定穿层抽采钻孔布孔参数,钻孔施工完成后立即封孔,底板岩巷上方抽采钻孔封孔长度至煤层,两侧抽采钻孔封孔长度不小于5m,抽采钻孔孔口负压不低于13kpa,封孔后通过抽采系统进行瓦斯抽采;

进一步,所述抽采系统包括与抽采钻孔连接的抽采管和与抽采管连接的集气放水器,所述集气放水器通过连抽管与主管路连接;

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