[发明专利]极复杂地质条件下石门揭煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石门揭煤方法，尤其涉及一种极复杂地质条件下石门揭煤方法。

背景技术

在全国煤矿所发生的各类突出事故中，石门揭煤工作面所发生的平均突出强度最大，高达316t/次；在我国发生的突出吨数达到千吨以上的特大型突出事故中，石门揭煤工作面所发生的突出比例高达 77%。由于石门揭煤突出强度大，波及范围广，造成的破坏严重，能给矿井带来毁灭性的灾难，石门揭煤已经成为煤矿安全生产过程中的难点和采掘部署的瓶颈工程。

目前我国石门揭煤工程主要存在两大难题:一个是传统揭煤技术侧重于安全角度而存在揭煤速度慢，揭煤时间长的问题；另一个是防治措施不到位而导致安全性不足。由于揭煤过程复杂，揭煤过程需要的时间长，平均揭煤时间达到 110～257 天。目前石门揭煤方法都是基于地应力、瓦斯压力和煤岩强度综合作用突出机理出发,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，甚至在煤层中形成较大孔洞，形成“瓦斯包”，形成潜在的瓦斯爆炸源，因此，迫切需要一种技术可行、安全可靠、快速有效的揭煤技术，既能提高揭煤速度、减少措施工程量、缩短工期，又能节约成本、缓解安全投入的压力。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种技术可行、安全可靠、快速有效的极复杂地质条件下石门揭煤方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：极复杂地质条件下石门揭煤方法，包括以下步骤：

（1）对地质进行情况分析：判断该地质是否属于极复杂煤层，然后将极复杂煤层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类等级，并对应设计施工方案；

（2）对冲孔标准设计：Ⅰ类等级、Ⅱ类等级和Ⅲ类等级设计冲孔出煤体积分别占总控制体积的2%、3%和4%；

（3）概算水力冲孔参数；

（4）对极复杂地质条件下煤层进行石门揭煤作业。

所述步骤（4）的具体步骤如下：

a在煤矿井下的底板抽采巷施工穿层钻孔，进行水力冲孔作业，并记录钻孔深度、煤层厚度以及冲出煤量；

b使用封孔管对钻孔进行探孔作业，探孔作业时发现有塌孔位置，利用钻机将塌孔位置通透顺孔；

c根据钻孔深度及煤层厚度设计并安装充填装置的长度、上排气孔位置、下排气孔位置以及充填注料位置；

d将预先安装好的混合搅拌装置以及黑料注入管和白料注入管的充填装置安装到钻孔设定位置；

e安装完成后，检查注入管路与双液注浆泵是否完好；

f使用注水泥浆对钻孔进行封孔；

g根据冲出煤量计算固特捷黑料和固特捷白料的用量，利用双液注浆泵将固特捷黑料和固特捷白料分别经黑料注入管和白料注入管进入混合搅拌装置后注入钻孔的孔洞中；

h注料完成后，拆下黑料注入管和白料注入管，用清水清洗双液注浆泵、黑料注入管和白料注入管；

i重复步骤（2）到步骤h进行下一钻孔的施工，并在钻孔周围施工抽采钻孔，将抽采钻孔封孔并进行联抽作业。

所述的地质评价等级的划分如表一所示：

所述的构造复杂指数,其中：K_倾为煤层倾角复杂指数，，为煤层最小倾角和最大倾角；K_褶为褶皱复杂程度系数 ，为石门区域内某等高线的长度， 为该等高线在该区间的两端距离，n为统计的等高线个数；K_断为断层复杂程度系数，，断层落差，L为断层延伸长度，S为统计面积。

概算水力冲孔数目包括预测单孔出煤体积V₁和推算总冲孔数目M，，式中h为平均煤厚，b为冲孔孔洞椭球体短半轴，冲孔孔洞的形状为椭球体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤分别取3d、3.5d、4d，d为钻孔直径；，V为控制煤总体积；a为冲孔出煤标准，a的取值在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤分别取2%、3%、4%。

填装置包括封孔管、黑料注入管、白料注入管、混合搅拌装置和双液注浆泵，黑料注入管、白料注入管和混合搅拌装置均设在封孔管内部，双液注浆泵的两个出料口分别与黑料注入管和白料注入管的进料口连接，黑料注入管和白料注入管的出料口均与混合搅拌装置的进料口连接， 封孔管上部自上而下依次分别设有上排气孔、充填注料孔和下排气孔。