[发明专利]厚硬顶板岩层爆破增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法

说明书

本发明公开一种厚硬顶板岩层爆破增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法，本发明提出了工作面上覆厚硬顶板岩层深孔预裂爆破卸压增透和定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯的综合治理方法，对坚硬厚层顶板破断规律进行了分析，阐述了爆破卸压增透机制。炸药在坚硬岩体中爆破，爆破应力强度远远超过岩体的抗压强度，爆破孔周边的岩体在爆轰应力波作用下产生大量裂隙，完全处于破碎状态，厚层顶板整体性被破坏，增加煤层和采空区瓦斯垂向运移通道；通过顶板上覆岩层的定向长钻孔，拦截抽采煤层群涌入采空区的瓦斯。同时达到爆破孔周围的应力重新分布，避免厚硬顶板断距过长从而矿压显现剧烈，降低支架的附加载荷，起到保护巷道和提高钻孔瓦斯抽采率的作用。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体是厚硬顶板岩层爆破增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法。

背景技术

厚层砂岩下煤层群开采时，制约工作面安全回采的主要因素有顶板控制和瓦斯治理。随着工作面的推进，坚硬顶板在煤层回采后形成大面积悬露而不垮落，使综采液压支架和巷道围岩应力集中程度增加。大面积悬露的顶板冒落时会造成设备的严重损坏，而且容易导致采空区积累的瓦斯瞬间涌向采煤工作面；同时，近距离临近煤层的瓦斯涌出量大，而布置在煤层上方坚硬顶板的定向瓦斯抽采钻孔因为完整的顶板中没有裂隙发育，导致采空区大量高浓瓦斯抽采难度增加，钻孔利用率低，工作面上隅角及回风流的瓦斯浓度较大，引起瓦斯超限等事故发生。

采用深孔爆破强制切顶的方法，在不影响工作面正常回采的情况下对坚硬顶板进行弱化，使厚硬顶板破断的同时增加岩层的裂隙发育，为顶板定向长钻孔抽采采空区瓦斯提供通道，从而达到治理瓦斯的目的。目前利用深孔爆破进行煤层增透和爆破掘进的现场应用研究成果丰富，而关于爆破切顶的研究只是对爆破工艺和参数的介绍。对厚层坚硬顶板近距离煤层群开采条件下，利用深孔预裂爆破卸压增强巷道维护效果的同时提高瓦斯抽采率的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚硬顶板岩层爆破增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法，本发明针对厚硬顶板下煤层群开采条件下，开采煤层顶板大面积悬露，综采液压支架受到的应力增加，上隅角瓦斯浓度大，威胁工作面安全等问题，提出了厚硬顶板岩层深孔预裂爆破卸压，保护巷道，同时爆破使厚硬顶板整体性破坏，增加瓦斯的垂向运移通道，降低支架的附加载荷，提高定向长钻孔的瓦斯抽采率。

同时，本发明通过祁东煤矿8₂31工作面上覆厚硬顶板深孔预裂爆破应用表明，巷道整体维护效果良好，避免了综采液压支架压架的发生，抽采的瓦斯纯量占工作面回采期间瓦斯涌出量的比例长时间处于40％-60％之间，有效的拦截了临近煤层涌入工作面采空区的瓦斯。工作面配风量2450m³/min，回风瓦斯浓度最大0.12％，平均0.08％，实现安全高效生产，提高瓦斯抽采量和抽采率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

厚硬顶板岩层爆破增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法，抽采瓦斯方法包括以下步骤：

步骤一、厚硬顶板深孔预裂爆破卸压增透

S1：在回采煤层工作面进风巷或风巷里，按照设计参数向坚硬顶板内施工爆破钻孔、装填炸药进行松动爆破。

S2、炸药在坚硬顶板岩体中爆破，爆破后在不受采动影响的原岩体内形成破碎区和裂隙区，使岩体整体性受到破坏并扩大其原有裂隙及弱面，使顶板弱化，爆破孔周围的岩体应力集中带向远离破坏岩体的深部转移。

S3、在爆轰应力波作用下使岩体产生大量裂隙，厚硬顶板能够及时垮落从而减小悬顶的范围，降低顶板的断裂步距与来压周期。

S4、在工作面综合应力场的影响下，深孔爆破产生的裂隙弱面与原生裂隙弱面相互连通相互作用，布置在厚硬顶板的定向长钻孔利用深孔爆破形成的裂隙，对煤层和采空区深部的瓦斯进行抽采。

步骤二、布置定向长钻孔对工作面瓦斯拦截抽采