[发明专利]一种单一厚煤层综放工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯与煤自燃耦合防治领域，尤其涉及一种单一厚煤层综放工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法。

背景技术

我国煤炭产量巨大，2015年累计产量37亿吨左右，在我国未来“十三五”规划中，煤炭仍将作为我国的主题能源，占比超过50%。我国煤矿开采条件复杂，各灾害频发，其中较突出的灾害就是瓦斯灾害与煤自然发火灾害，随着矿井开采深度以及开采强度的增大，矿井面临瓦斯灾害与煤自燃灾害的耦合问题，当工作面瓦斯与煤自燃共存时，极大地威胁着矿井的安全生产。对于单一厚煤层综放工作面，如唐口煤矿的630采区，该采区埋深687～1105 m，主采3上煤层厚度为1.34～10.25 m，平均厚7.51 m，工作面采高平均3 m，采放比大，采空区后部遗煤量较大，加之瓦斯涌出量大，在该类工作面开采时，既要考虑瓦斯抽排，又要兼顾漏风控制防治自燃火灾，成为高瓦斯近距离煤层采空区瓦斯和煤自燃灾害矿井实现安全生产的难题，对该类工作面的耦合灾害防治问题，国内外研究相对较少。

对于单一厚煤层综放采空区瓦斯与煤自燃灾害之间的关系为：

（1）从两种灾害的特性来看，瓦斯灾害的发生需要瓦斯、氧气和引火源这三者共同作用，其中瓦斯与氧气在采空区中是客观存在的，而引火源在采空区内部主要来源于煤自燃。

（2）从两种灾害的发生过程来看，瓦斯是达到条件迅速爆炸，而煤自燃的发生发展需经历一段时间，控制瓦斯灾害更为严峻。虽然采空区瓦斯与煤自燃复合灾害的防治焦点在于控制采空区煤自燃，杜绝瓦斯爆炸引火源，但防治重点是瓦斯，因为若重点控制采空区煤自燃，虽能避免采空区瓦斯爆炸但一定程度影响了瓦斯治理，可能造成瓦斯涌入工作面，增加工作面瓦斯爆炸危险性。

中国发明专利201510161958.3公开了一种高瓦斯近距离煤层采空区瓦斯与煤火协同防治技术，包括如下步骤 ：确定采空区瓦斯与煤火灾害防治的关键区域 ；在工作面头、中、尾、上、回，进风巷，回风巷，回风巷中段中设定瓦斯检测点 ；确定进风量 ；在 301 工作面高位抽放巷起坡至三采回风上山开门 ；在矿井回风井附近建立灌浆泵站，管道经由总回风巷、三采区回风上山、301 工作面回风顺槽，进入采空区，构成灌浆防灭火系统 ；建立一系列的防治应急技术措施，本发明实现了 301 综采工作面安全高效生产，但此方案针对的是近距离煤层下分层安全开采问题提出，上下煤层之间漏风、本工作面回采等综合因素导致灾害产生，其方案不适合煤层厚度大，一般超过6.0 m，甚至可达到10 m；埋深大，达到-900 m以上；周围没有采空区或者上下分层没有开采完煤层，由于自身煤层开采导致的灾害的发生。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种单一厚煤层综放工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，针对耦合灾害发生的重点危险区域，通过间隔设置高位钻孔和注浆钻孔，防止了高位钻孔瓦斯抽放设置不合理导致的煤体自燃危险，从而杜绝了耦合灾害发生的危险，不需要单独进行工作面停产处理，能够保持工作面的高效安全开采，并能达到两种灾害之间协同治理的效果。克服现有技术中由于煤自燃与瓦斯灾害防治的矛盾性，加之瓦斯抽放钻孔是简单易行的瓦斯防治手段，将瓦斯灾害治理的高位钻孔瓦斯抽放与防灭火两者进行了协同改进，达到协同治理的目的。

本发明所述的一种单一厚煤层综放工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，主要通过巷道喷涂堵漏系统、瓦斯抽放系统、注浆系统和气体监测预警系统实现，通过在工作面正常开采过程中保持工作面进、回风顺槽往外300 m距离巷道外侧和顶部喷涂高分子密封材料；工作面回风顺槽侧间隔布置高位钻孔瓦斯抽放钻场和防灭火注浆钻场，两者保持合理间距，设置合理瓦斯抽放流量和防灭火注浆量，抽放高浓度瓦斯气体并对冒落的遗煤及时覆盖，阻隔煤体进一步氧化；在喷涂后的工作面顺槽临空侧建立气体观测系统，结合工作面中段、回风隅角位置处设定CO检测点，工作面回风隅角位置处设置瓦斯检测点以及监测工作面回风隅角侧采空区内温度的束管监测系统，共同构成气体监测预警系统，当发生险情时，及时做出预处理，防止工作面开采危险。

更为具体的，实现的步骤为：

a、沿工作面进、回风顺槽工作面外侧和巷道顶喷涂高分子密封材料，喷涂距离为工作面前方300 m，随着工作面的推进不断向外延伸；在喷涂后的工作面顺槽临空侧建立气体观测系统；

b、工作面正常回采过程中，工作面中段、回风隅角位置处设定CO检测点，工作面回风隅角位置处设置瓦斯检测点，并利用工作面束管监测系统，监测工作面回风隅角侧采空区内温度；