[发明专利]一种高瓦斯低洼孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法

说明书

一种高瓦斯低洼孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法，属瓦斯治理技术领域。通过在本煤层中间打一条疏放水巷道作为多灾害防治措施集中地，向两侧采空区积水区域打疏放水钻孔将积水疏放达标；同时在疏放水巷道端头、两侧钻场和两侧煤壁分别施工掘进前预抽瓦斯钻孔、本煤层瓦斯预抽钻孔和本煤层顺层瓦斯预抽钻孔将本煤层瓦斯抽采达标；之后加速掘进拟掘进、回风巷道，最后在疏放水巷道采用后退分段式充填方法，砌筑充填密闭墙，用充填泵充填疏放水巷道，消减自燃发火和冲击地压的风险，能使灾害防治措施集中化、简便化，在降低灾害防治成本的同时加快煤层开采周期，从而大大提高煤矿经济效益，对于高瓦斯低洼孤岛工作面煤层安全开采意义重大。

技术领域

本发明涉及一种高瓦斯低洼孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法，尤其适用于两侧为老采空区并存有大量老空水，煤层开采处于瓦斯、水灾、冲击地压、火灾等多灾害威胁之下的高瓦斯低洼孤岛工作面煤层。

背景技术

我国能源结构是“富煤、贫油、少气”，在一次能源消费中煤炭占比达60％以上。根据中国工程院《国家能源发展战略2030-2050》报告到2050年煤炭年产量控制在30亿吨左右，因此煤炭作为我国主导能源的格局短时间内不会改变。我国浅部煤层资源逐渐枯竭，煤层开采深度正在以每年8-25m的速度向深部延伸。然而，随着煤矿开采深度和强度的增大，为防止冲击地压事故，条带开采成为普遍的开采方法。采用条带开采或开采布局不合理会在井田内形成孤岛工作面。孤岛工作面开采是我国乃至世界煤矿开采界的一个重大技术难题，因为孤岛工作面开采会受到多种灾害(冲击地压、瓦斯、煤火、水灾等)的影响。

高瓦斯低洼孤岛工作面开采主要受到开采方案、煤层本身地质构造及赋存条件、冲击地压及两侧采空区危险源四个方面的影响。孤岛工作面周围顶板失去支撑，具有应力高度集中的特点，其开采掘进速度、煤柱留设宽度、开采强度等均会影响安全开采。煤层自身的地质构造、瓦斯赋存条件也会对孤岛工作面的安全开采产生影响。孤岛工作面开采卸压，积聚的能量大量释放造成严重矿压事故。由于放顶煤开采方法，孤岛工作面两侧采空区遗煤严重，遗煤中的瓦斯失去约束条件自然解吸扩散积聚在采空区内；采空区顶板垮落，形成垮塌三带后，上覆含水层在渗漏作用下，会在采空区中聚集大量的老空水；采空区浸水遗煤与泄漏进采空区的氧气发生氧化反应，致使煤炭自燃发火。因此高瓦斯低洼孤岛工作面的灾害防治问题是多元性的，必须从系统的角度来考虑。针对上述问题，传统方法很难统筹兼顾，因此当前亟需一种高瓦斯低洼孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种高瓦斯孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法，以解决高瓦斯低洼孤岛工作面煤层开采难度大，灾害诱因多(水、瓦斯、煤火、冲击地压等)，缺少统筹兼顾的采前灾害联合防治方法。

技术方案：本发明一种高瓦斯低洼孤岛工作面煤层采前多灾害联合防治方法，包括施工掘进端面预抽瓦斯钻孔、疏放水钻孔、顺层钻孔、瓦斯抽采钻场、疏放水钻场、充填密闭墙、疏放水巷道、本煤层预抽瓦斯钻孔和充填管路，其特征在于：多灾害联合防治方法包括以下步骤：

a.探明待开采煤层工作面地质情况：在对本煤层执行灾害防治措施之前，充分了解本煤层、邻近采空区一和邻近采空区二的地质赋存情况，主要包括向本煤层中较完整区域打测试钻孔测定煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量和地应力分布状况，在本煤层中取试样进行实验室试验测定煤的自然发火期和物理力学性质，使用电测法测定邻近采空区一和邻近采空区二中的含水量及水头标高；

b.本煤层巷道拟定设计：根据邻近采空区一和邻近采空区二中水头标高以及本煤层煤体的物理力学性质确定疏放水巷道的位置，并设定本煤层边界位置处的预留煤柱一和预留煤柱二的宽度，将拟掘进风巷和拟掘回风巷的位置布置于预留煤柱一和预留煤柱二靠近本煤层一侧，疏放水巷道布置于本煤层的正中间位置；

c.掘进疏放水巷道：在本煤层的中间位置开掘疏放水巷道，首先在掘进面端头部位掘进端面预抽瓦斯钻孔，对掘进前方煤体150m内的瓦斯进行预抽采，达标后推进疏放水巷道的掘进，重复进行掘进端面的预抽瓦斯，直至疏放水巷道掘进到指定位置；