[发明专利]厚煤层立体化巷道布置网络化爆破增透抽采全厚瓦斯方法

说明书

我国厚煤层产量约占全国煤炭产量的40％～50％。随着厚煤层开采深度逐年增高，煤层瓦斯含量也逐渐增大，且煤层普遍透气性低，严重影响瓦斯抽放。结合现有瓦斯抽采技术施工工艺复杂、工程量大等问题，确定了一种厚煤层立体化巷道布置网络化爆破抽采全厚瓦斯方法。立体化布置工作面回采巷道，在两回采巷道开采帮分别向煤体内打设两排交叉钻孔，上排为瓦斯抽放孔，下排间隔布置瓦斯抽放孔和爆破孔，在上排瓦斯抽放孔与下排爆破孔的交叉点处安放药包，实施爆破增透产生网络裂隙；两药包之间采用水带间隔，隔爆降尘。本发明在不增加专用瓦斯抽放巷及煤体不过度破坏情况下，增大厚煤层透气性，可实现厚煤层全厚抽采瓦斯，增加抽放瓦斯量和瓦斯抽放有效时间。

技术领域

本发明涉及煤炭开采及煤岩瓦斯抽放技术领域，尤其涉及一种用于低透气性厚煤层立体化巷道布置方式中交叉钻孔网络化增透爆破抽采全厚瓦斯方法。

技术背景

我国厚煤层储量丰富，约占探明储量的47.7％，每年地下开采厚煤层产量约占全国煤炭产量的40％～50％。厚煤层的储量与厚度优势，为实现高产高效开采提供了基础条件，为我国煤炭工业可持续发展提供了资源保障。随着我国煤炭产量日益增大，煤层开采深度逐年增高，随之而来的是煤层瓦斯含量也逐渐增大，一些矿井逐步升级为高瓦斯、突出矿井，瓦斯灾害越来越严重，发生了不少厚煤层开采瓦斯事故。严重影响煤矿安全高效生产，因此必须对煤层的瓦斯进行抽放，降低煤层瓦斯含量，从而降低瓦斯风险。

提高瓦斯抽放量，是解决厚煤层瓦斯含量高、煤与瓦斯突出行之有效的方法，影响抽放量的主要因素是煤层的渗透系数；受复杂地质构造影响，我国高瓦斯和突出危险煤层普遍存在透气性低的特点，严重制约了瓦斯抽采效率；因而改善煤层的渗透能力,一直是煤层瓦斯抽放研究中的重要课题。

对于透气性低较难抽采的煤层，为提高瓦斯抽采效果，就要通过各种手段使煤层卸压增透，沟通煤层内的原有裂隙网络或产生新的裂隙，此类技术称为低透气性煤层增透技术。根据国内外试验研究情况，现阶段主要煤层增透的技术方法有:平行钻孔、交叉布孔、穿层网格式钻孔、深孔控制预裂爆破增透、水力压裂增透、水力割缝增透等。

为提高抽采效果，布孔时在平行钻孔的基础上，往往采用斜向孔及交叉钻孔，斜向布孔有利于边采边抽，交叉式布孔可在不增加任何工程量的条件下，比平行钻孔抽采效果提高1.5倍，提高本煤层瓦斯抽采的效果。但交叉钻孔抽放技术由于交叉点之间钻孔应力作用有限导致抽采效果不佳；

网格式穿层钻孔的优点是可解决突出煤层打顺层孔时钻喷孔、塌孔问题。大面积网格式穿层钻孔预抽试验表明，低透气性煤层尽管预抽瓦斯极为困难，但在合理布置钻孔、保证预抽时间等技术条件下，完全能够达到预期的抽采效果，瓦斯抽采率可达到30％以上。目前网格式穿层钻孔成为我国单一松软低透严重突出煤层防突的主要方法。但网格式穿层钻孔需要在煤层底板打岩巷,抽采成本较高；

深孔控制预裂爆破增透，炸药在煤体爆破孔内爆破后，在爆破近区产生压缩粉碎区，在爆炸空腔壁上产生长度约为炮孔半径数倍的初始裂隙；裂隙进一步扩展，在爆破孔周围形成径向之字形交叉的裂隙网，达到卸压增透效果。但深孔控制爆破增透技术由于传统的连续装药结构会导致周围粉碎圈过大、裂隙圈分布范围较窄导致抽放效果持续时间较短；

水力压裂通过向煤层注入大量含砂高压水，迫使煤层发生破裂、弱面扩展、张开和延伸，进而提高煤层的透气性。水力压裂是提高低透气煤层瓦斯抽采效率的有效途径，同时还能减少工作面粉尘、改善作业环境。但水力压裂是一个涉及煤岩变形、破坏、水和瓦斯渗流耦合的复杂过程，煤层增透机理仍不清楚。且水力压裂及水力割缝增透技术施工工艺复杂，需要专门的设备，且在井下操作不便；