[发明专利]一种厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统及抽采方法

说明书

本发明公开了一种厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统及抽采方法，属于煤矿开采技术领域。抽采系统包括瓦斯机房，其设于地面上；大钻孔，其自地面竖直向下开设至基本顶坚硬岩层处；爆破钻孔，其有若干个，自大钻孔的孔底沿周向延伸开设于基本顶坚硬岩层中；瓦斯抽采钻孔，其形成于大钻孔下方；分支抽采钻孔，其有若干个，自瓦斯抽采钻孔底部沿周向延伸开设于煤层中；爆破钻孔中布置有炸药，分支抽采钻孔与瓦斯机房连通。本发明在工作面开采前实施，仅需在地面上开设一处钻孔，既能有效解决利用煤层中高瓦斯气体，同时也可以对该处地质区域中的厚硬基本顶进行爆破卸压，确保了该处地质区域工作面开采推进过程中的安全性，有效提高了开采效率。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，更具体地说，涉及一种厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统及抽采方法。

背景技术

冲击矿压是煤矿开采中常见的煤岩动力现象，随着煤矿开采深度增加而越来越严重，冲击矿压发生的原因极为复杂，厚硬顶板是重要的影响因素之一；高瓦斯矿井开采前对工作面进行瓦斯预抽采可以降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井安全生产状况，对于具有厚硬基本顶的高瓦斯矿井来说，除了进行瓦斯抽采外，还需要严格监测和预防矿井动力灾害，而处理厚硬顶板是预防矿井动力灾害的根本方法。

常用的消除厚硬基本顶悬顶的方式为合理留设煤柱、深孔爆破切顶卸压等方法。合理留设煤柱需要在工作面开采过程中，根据矿山压力显现规律，合理留设一定宽度的煤炭不开采以维持基本顶的稳定性，但由于留设煤柱，不符合矿井高产高效原则，同时留设煤柱需要不断地开切眼再推进，严重制约了推进速度；对于深孔爆破切顶卸压来说，需要在工作面开采一定距离后从工作面向基本顶打深钻孔，随后埋药爆破，相比起留设煤柱，该方法虽节约了煤炭资源，但由于每隔一段距离需要停工钻孔爆破，悬顶下落后才能继续进行生产，同样制约推进速度，两种方法皆不符合高产高效的生产理念。

如，中国专利公开号：CN 111520183 A；公开日：2020年8月11日；公开了一种厚层砂岩下煤层群开采爆破切顶卸压增透瓦斯治理方法，包括以下步骤：一、深孔爆破强制切顶卸压增透，S1：在回采工作面前方的特殊巷道或工作面进风和回风巷里，按照设计参数向坚硬顶板内施工钻孔、装药进行松动爆破；S2：炸药在坚硬顶板块体中爆破，爆破孔周围的岩体发生大幅度位移和应力变化，坚硬岩体的应力平衡状态遭受到破坏，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坚硬岩体内产生大量裂隙，顶板在切顶的位置受拉或剪切破断，巷道外侧的厚层顶板能够沿切顶线及时垮落从而减小悬顶的范围；S4：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，布置在顶板的高位钻孔利用深孔爆破形成的裂隙，对采空区深部的高浓瓦斯进行抽采；二、利用底板巷打上向穿层钻孔对被保护煤层瓦斯进行拦截卸压抽采。该申请案的方法，利用深孔爆破卸压的技术手段，能有效破坏厚硬顶板整体性，降低厚硬顶板危害，但是该方法仍需要在工作面开采过程中进行相应的施工处理，对推进速度仍会产生影响。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统，包括：

瓦斯机房，其设于地面上；

大钻孔，其位于瓦斯机房旁侧，大钻孔自地面竖直向下开设至基本顶坚硬岩层处；

爆破钻孔，其有若干个，自大钻孔的孔底沿周向延伸开设于基本顶坚硬岩层中；

瓦斯抽采钻孔，其形成于大钻孔下方，瓦斯抽采钻孔自大钻孔孔底竖直向下开设；

分支抽采钻孔，其有若干个，自瓦斯抽采钻孔底部沿周向延伸开设于煤层中；

所述爆破钻孔中布置有炸药；所述分支抽采钻孔与瓦斯机房连通。

根据本发明实施例的厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统，可选地，多个所述爆破钻孔在基本顶坚硬岩层中呈发散式均匀布置。

根据本发明实施例的厚硬顶板高瓦斯煤层瓦斯抽采系统，可选地，多个所述分支抽采钻孔在煤层中呈发散式均匀布置。