[发明专利]一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法

说明书

本发明公开了一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法，包括以下步骤：确定钻孔间距，钻孔施工，确定实际应力集中带，钻孔封堵和瓦斯抽采，煤层充分卸压和高压注水。优选地，所述封堵为使用膨胀胶囊的第一次封堵，在煤层充分卸压后再用封孔剂进行第二次完全钻孔封堵。本发明能实现深埋煤层冲击地压与瓦斯灾害的同时治理，采用合理确定钻孔间距和钻孔长度、工作面钻孔卸压、两次钻孔封堵、瓦斯抽采、注水等工艺环节，高效地实现一孔多用、降本增效的目的。本发明的方法简单，易于操作，能够充分利用钻孔的多种功效，避免了现有技术中钻孔施工存在重复性和浪费性。

技术领域

本发明涉及煤矿施工技术领域，特别是涉及一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法。

背景技术

由于持续的大规模煤炭开采，我国多数矿区的浅部煤炭资源逐渐减少，深部开采将成为未来煤炭产业的新常态。深部煤层中的瓦斯含量与地应力均逐渐增大，开采条件恶劣，冲击地压和瓦斯灾害带来的威胁日益增大，严重影响矿井安全生产。

国内外对于冲击地压治理及瓦斯灾害治理均进行了大量的研究，提出多种通过降低煤层储存能量的方式来治理冲击地压的措施，如煤层注水、大直径钻孔卸压、深孔预裂爆破等，而对于瓦斯治理也形成了以提高瓦斯抽采率为核心的技术措施，如水力压裂、水力割缝、水力冲孔等。目前比较成熟的研究成果均是侧重于某一个方面，单独对冲击地压或瓦斯灾害进行治理。然而，近年来多数具有冲击地压倾向性的煤层在深部出现了瓦斯异常分布区，而以往的煤与瓦斯突出煤层则在深部区域呈现出明显的冲击倾向性，导致矿井需要同时面临冲击、瓦斯两种灾害的威胁。如果不能妥善处理两种灾害的威胁，矿井将会承受巨大的灾难，例如2005年2月14日，辽宁孙家湾煤矿发生了冲击地压事故，导致某掘进工作面局部停风形成瓦斯积聚，回风流中的瓦斯浓度达到爆炸界限，而工人在检修过程中产生电火花引起了瓦斯爆炸，造成了214名工人死亡。

现有的冲击地压的治理技术主要是基于煤岩体强度弱化减冲原理，通过施工卸压钻孔，采用各类措施使煤岩体破碎，降低煤岩层存储及释放弹性能的能力，在煤岩体内形成一个弱化吸能带，实现防冲的目的。而现有瓦斯治理技术则侧重于瓦斯抽采，通过卸压增透措施提高煤层透气性，在煤层内布置各类抽采钻孔，利用抽采泵站抽出煤层内赋存的瓦斯气体，减少煤层内瓦斯含量、弱化瓦斯压力，实现瓦斯灾害防治的目的。可见，两种灾害均可以采用钻孔（大直径钻孔）进行有效防治。对于既存在瓦斯灾害又存在冲击灾害的矿井而言，施工钻孔更能够起到一孔多用的效果。

然而，由于瓦斯抽采钻孔的抽采半径决定了钻孔布置距离，而防冲钻孔的布置则仅考虑卸压半径。当抽采半径和卸压半径存在差异时，就会导致钻孔布置不协调的问题。而且多数情况下，会出现瓦斯抽采钻孔长度远大于防冲钻孔的长度，而防冲钻孔的密度则远小于抽采钻孔布置密度，使含瓦斯冲击煤层的钻孔施工存在重复性和浪费性。

目前已公开的文献中，钻孔的布置均考虑单一灾害的治理，未考虑煤层瓦斯及冲击地压复合型灾害的治理。如某发明涉及一种针对巷道围岩变形、冲击矿压、煤与瓦斯突出的综合治理方法，该方法首先在工作面两巷采用锚杆主动防护技术，强化围岩强度，然后在锚杆间每隔3-3.5m施工大直径卸压钻孔，并对大直径卸压钻孔进行封孔，再每隔一定距离施工瓦斯抽放钻孔，抽放煤层瓦斯。该发明方法中卸压孔与抽放孔的间距并未考虑实际抽采半径和卸压半径，而且卸压孔的长度太短，难以实现一孔多用，造成一定的浪费。