專(zhuān)利名稱(chēng)：高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全生產(chǎn)的方法，更具體地說(shuō)是一種高瓦斯煤層群保護(hù)層采煤工作面采 空區(qū)及頂?shù)装甯矌r煤層的卸壓瓦斯抽采方法。
背景技術(shù)：
安徽淮南礦區(qū)地處華東腹地，是我國(guó)重要的煤能源基地。已探明的煤層均為松軟低透氣 性高瓦斯煤層，瓦斯蘊(yùn)藏量達(dá)5928億m3。礦區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，可采煤層層數(shù)多，煤層富 含瓦斯、煤層透氣性差；隨著向深部開(kāi)采，瓦斯治理的難度越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤層群開(kāi)采 首采層采煤工作面采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的60%以上。采空區(qū)瓦斯涌出量絕 大部分來(lái)自于頂?shù)装逍秹好簩俞尫诺耐咚?。為了解決工作面回采時(shí)風(fēng)排瓦斯量，1998年以 來(lái)淮南礦區(qū)研究并實(shí)施了走向頂板高位抽放技術(shù)，大大降低了采煤工作面瓦斯威脅，但走向 高抽巷或長(zhǎng)鉆孔工程量大，成本高，前期準(zhǔn)備工作量大；走向高位抽放有效區(qū)域受頂板覆巖 層結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵層位置影響大，合理抽放的區(qū)域變化大，層位難以控制，抽放瓦斯效果難以得 到充分的保證。下部卸壓鄰近煤層的瓦斯一般通過(guò)該煤層底板巖石巷施工上向穿層鉆孔進(jìn)行 抽采，巖巷和鉆孔施工的工程量大。同時(shí)，傳統(tǒng)的U型通風(fēng)方式，由于采空區(qū)漏風(fēng)攜帶采 空區(qū)高濃度瓦斯匯集至工作面上隅角并由風(fēng)流排出，無(wú)論采用高位鉆孔、埋管抽放，還是利 用高抽巷，都不能從根本上解決上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問(wèn)題，影響采煤工作面的安全和 高效生產(chǎn)。在申請(qǐng)?zhí)枮?00710024859.6的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，發(fā)明人提出了一種"沿空留巷Y型通 風(fēng)采空區(qū)頂板卸壓瓦斯抽采的方法"的技術(shù)方案，該技術(shù)方案通過(guò)沿空留巷Y型通風(fēng)在采空 區(qū)內(nèi)形成高濃度瓦斯源，傾向抽采瓦斯鉆孔布置在沿空留巷形成的聚集瓦斯的采動(dòng)裂隙"帶 狀裂隙區(qū)"，在瓦斯抽采泵負(fù)壓的作用下，覆巖卸壓瓦斯和采空區(qū)高濃度瓦斯被抽出，解決 上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問(wèn)題，解決回風(fēng)流瓦斯超限問(wèn)題。但是，對(duì)于富含瓦斯煤層群開(kāi) 采的保護(hù)層工作面，雖然上部鄰近煤層瓦斯通過(guò)"沿空留巷Y型通風(fēng)采空區(qū)頂板卸壓瓦斯 抽采的方法"予以解決，若下部鄰近煤層也富含瓦斯，則下部卸壓煤層解吸瓦斯通過(guò)底板巖 層移動(dòng)離層裂隙涌入保護(hù)層生產(chǎn)工作面采空區(qū)，造成釆空區(qū)瓦斯涌出量大大增加，增加了采 煤工作面的瓦斯治理難度，有可能造成回風(fēng)流瓦斯超限，存在安全威脅。目前，對(duì)于下部鄰 近高瓦斯煤層的瓦斯抽采基本上是采用在下鄰近層底板布置走向巖石巷道，在底板巷中每間 隔一定距離設(shè)置鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)中成組布置上向穿層抽采瓦斯鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采。這種布置方 式存在的問(wèn)題是 一是需在下部鄰近煤層底板布置巖石巷，底板巖石巷的長(zhǎng)度與工作面的走向長(zhǎng)度基本相當(dāng)，巖巷工作量大，在采掘接替緊張的情況下，根本就沒(méi)有時(shí)間布置底板巖石 巷。因此，也就無(wú)法施工鉆孔抽采下部鄰近煤層瓦斯。二是在已施工下部鄰近煤層底板巖石 巷的情況下， 一般是在底板巷中預(yù)先施工穿層抽采瓦斯鉆孔，由于低透氣性原始煤層鉆孔抽 采瓦斯的有效范圍小，預(yù)抽率低；同時(shí)，低透氣煤層都較松軟，鉆孔極易塌孔，抽采鉆孔的 成孔率低，抽采瓦斯效果差。因此，對(duì)下部富含瓦斯煤層的保護(hù)層工作面，保護(hù)層工作面回 采時(shí)的瓦斯問(wèn)題一直沒(méi)有得到根本解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種工程量小、能實(shí)現(xiàn)高瓦斯低 透氣性煤層高濃度瓦斯抽采利用的卸壓抽采方法，同時(shí)能夠解決高瓦斯煤層群首采煤層采煤工作面沿空留巷Y型通風(fēng)工作面上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問(wèn)題，能夠解決回風(fēng)流瓦斯超限問(wèn)題。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法的特點(diǎn)是在高瓦斯煤層 群首采煤層采煤工作面沿空留巷采空區(qū)頂板卸壓區(qū)和底板卸壓區(qū)，對(duì)于來(lái)自鄰近卸壓層通過(guò) 采空區(qū)頂板煤巖層和底板煤巖層受采動(dòng)影響形成的裂隙通道匯集到頂板卸壓裂隙圈和底板 卸壓裂隙圈內(nèi)的解吸游離瓦斯，在沿空留巷內(nèi)由分別布置在頂板卸壓裂隙圈中的上向抽采瓦 斯鉆孔和布置在底部卸壓裂隙圈中的下向抽采瓦斯鉆孔進(jìn)行抽采，所述頂板卸壓裂隙區(qū)位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的頂板冒落帶以上的采動(dòng)影響裂隙帶內(nèi)和卸壓彎曲下沉帶煤層中， 所述底板卸壓裂隙圈位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的底板巖層移動(dòng)離層裂隙帶內(nèi)。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、 本發(fā)明是在申請(qǐng)?zhí)枮?00710024859.6、名稱(chēng)為"沿空留巷Y型通風(fēng)采空區(qū)頂板卸壓 瓦斯抽采的方法"的發(fā)明專(zhuān)利基礎(chǔ)上，充分利用煤層群開(kāi)采保護(hù)層工作面沿空留巷的條件， 在沿空留巷內(nèi)增加設(shè)置下向抽采瓦斯鉆孔，下向抽采瓦斯鉆孔設(shè)置在保護(hù)層工作面采動(dòng)卸壓 區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)采動(dòng)卸壓下部鄰近富含瓦斯煤層高效抽采，以下向抽采鉆孔替代底板巖石巷及在 該巷中布置的上向穿層鉆孔，工程量大大減少。2、 本發(fā)明高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采， 沒(méi)有煤柱影響區(qū)的應(yīng)力集中，消除被保護(hù)突出煤層應(yīng)力集中區(qū)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)威脅。在留 巷回風(fēng)巷內(nèi)優(yōu)化布置近距離被保護(hù)突出煤層卸壓瓦斯鉆孔，可替代高、底抽巷，工程量大大 降低。3、 本發(fā)明通過(guò)高瓦斯煤層群首采層工作面沿空留巷Y型通風(fēng)方式，在工作面采空區(qū)頂?shù)装逍秹毫严秴^(qū)形成高濃度瓦斯源，傾向抽采瓦斯鉆孔布置在沿空留巷形成的聚集瓦斯的采 動(dòng)裂隙"帶狀裂隙區(qū)"，在瓦斯抽采泵負(fù)壓的作用下，大量的覆巖卸壓瓦斯和采空區(qū)高濃度 瓦斯被抽出，根本上解決上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問(wèn)題，有效地解決回風(fēng)流瓦斯超限問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)低透氣高瓦斯煤層卸壓高濃度瓦斯抽采利用，保證了礦井的安全生產(chǎn)。本發(fā)明的方法， 可抽采的瓦斯?jié)舛冗_(dá)40-90%。4、 本發(fā)明抽采瓦斯鉆孔設(shè)置為傾向鉆孔，上向傾向抽采鉆孔依次貫穿采動(dòng)覆巖冒落帶、 裂隙帶至彎曲沉降帶，解決頂板走向抽采瓦斯鉆孔布置層位受煤系地層覆巖結(jié)構(gòu)影響需準(zhǔn)確 研究確定和有效抽采長(zhǎng)度短的問(wèn)題，抽放瓦斯效果得到保證。上向傾向抽采瓦斯鉆孔抽采瓦 斯較頂板走向高位鉆孔或高抽巷抽采工程量??；下向傾向抽采鉆孔替代底板巖石巷及在該巷 中布置的上向穿層鉆孔進(jìn)行抽采，工程量大大減少。5、 本發(fā)明通過(guò)高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，機(jī)電設(shè)備和機(jī) 械等產(chǎn)生的熱量，通過(guò)進(jìn)風(fēng)流帶入沿空巷道進(jìn)入到專(zhuān)用回風(fēng)巷，采空區(qū)內(nèi)的熱量通過(guò)沿空巷 道直接進(jìn)入專(zhuān)用回風(fēng)巷，工作人員全部位于進(jìn)風(fēng)流，作業(yè)環(huán)境顯著改善。6、 本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，存在明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和推廣應(yīng)用前景。 圖面說(shuō)明

圖1為本發(fā)明高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法抽采瓦斯原理圖。 圖2示出高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法鉆孔布置圖。 以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，圖2，在高瓦斯煤層群首采煤層采煤工作面沿空留巷采空區(qū)頂板卸壓區(qū)和底 板卸壓區(qū)，對(duì)于來(lái)自鄰近卸壓層通過(guò)采空區(qū)頂板煤巖層和底板煤巖層受采動(dòng)影響形成的裂隙 通道匯集到頂板卸壓裂隙圈和底板卸壓裂隙圈內(nèi)的解吸游離瓦斯，在沿空留巷內(nèi)由分別布置 在頂板卸壓裂隙圈中的上向抽采瓦斯鉆孔6和布置在底部卸壓裂隙圈中的下向抽采瓦斯鉆 孔IO進(jìn)行抽采，頂板卸壓裂隙區(qū)位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的頂板冒落帶以上的采動(dòng)影 響裂隙帶內(nèi)和卸壓彎曲下沉帶煤層中，底板卸壓裂隙圈位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的底 板巖層移動(dòng)離層裂隙帶內(nèi)。具體實(shí)施中，相應(yīng)的實(shí)施措施包括建立首采煤層采煤工作面沿空留巷Y型工作面通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)的建立是在高瓦斯煤 層群首采煤層開(kāi)采后，將工作面的上巷采空區(qū)側(cè)通過(guò)支護(hù)形成沿空留巷，作為采煤工作面回 風(fēng)巷，以工作面機(jī)巷和材料巷作為進(jìn)風(fēng)巷，并以工作面機(jī)巷作為主進(jìn)風(fēng)巷，進(jìn)風(fēng)量占工作面總進(jìn)風(fēng)量的2/3至3/4，以材料巷作為輔助進(jìn)風(fēng)巷，進(jìn)風(fēng)量為工作面總進(jìn)風(fēng)量的1/4至1/3， 工作面回風(fēng)由沿空留巷經(jīng)邊界回風(fēng)巷或回風(fēng)石門(mén)流出。圖2所示在沿空留巷中設(shè)置抽采瓦斯管道，上向抽采瓦斯鉆孔6和下向抽采瓦斯鉆孔 10與抽采瓦斯管道5形成連通，匯集在采動(dòng)卸壓煤層和裂隙圈內(nèi)的解吸游離瓦斯分別通過(guò) 上向抽采瓦斯鉆孔6和下向抽采瓦斯鉆孔10、并通過(guò)抽采瓦斯管5進(jìn)入礦井瓦斯抽采系統(tǒng)。具體實(shí)施中，上向抽采瓦斯鉆孔6和下向抽采瓦斯鉆孔IO均為傾向鉆孔，其傾角小于 采動(dòng)卸壓角；對(duì)于緩傾斜煤層，上向抽采瓦斯鉆孔6的傾角不大于75。；對(duì)于急傾斜煤層， 上向抽采瓦斯鉆孔4的傾角不大于80° 。
具體實(shí)施方式
可以是上向抽采瓦斯鉆孔6的傾角設(shè)置為50° 65° ;下向抽采瓦斯 鉆孔的傾角設(shè)置為-50° -80° 。上向抽采瓦斯鉆孔6和下向抽采瓦斯鉆孔10的施工時(shí)間在采煤工作面采后20m以后， 各傾鉆孔直徑不小于卯mm，傾向鉆孔成組設(shè)置，每組數(shù)量不少于兩只，傾向鉆孔偏向工作 面的角度60 90°，傾向鉆孔組間間距為20 25m。在傾向鉆孔的孔口端下有套管，上向抽采鉆孔6的孔口封孔長(zhǎng)度在開(kāi)采煤層頂板法向上 大于采動(dòng)規(guī)則冒落帶的高度，且抽采鉆孔法向封孔深度不小于5倍采高；下向抽采鉆孔10 的孔口封孔長(zhǎng)度不小于15m。對(duì)于保護(hù)層開(kāi)采工作面，由沿空留巷中施工的上向抽采瓦斯鉆孔6直接穿過(guò)上保護(hù)層， 下向抽采瓦斯鉆孔10直接穿過(guò)下保護(hù)層。
權(quán)利要求
1、高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其特征是在高瓦斯煤層群首采煤層采煤工作面沿空留巷采空區(qū)頂板卸壓區(qū)和底板卸壓區(qū)，對(duì)于來(lái)自鄰近卸壓層通過(guò)采空區(qū)頂板煤巖層和底板煤巖層受采動(dòng)影響形成的裂隙通道匯集到頂板卸壓裂隙圈和底板卸壓裂隙圈內(nèi)的解吸游離瓦斯，在沿空留巷內(nèi)由分別布置在頂板卸壓裂隙圈中的上向抽采瓦斯鉆孔(6)和布置在底部卸壓裂隙圈中的下向抽采瓦斯鉆孔(10)進(jìn)行抽采，所述頂板卸壓裂隙區(qū)位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的頂板冒落帶以上的采動(dòng)影響裂隙帶內(nèi)和卸壓彎曲下沉帶煤層中，所述底板卸壓裂隙圈位于Y型通風(fēng)工作面沿空留巷的底板巖層移動(dòng)離層裂隙帶內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高瓦斯煤層群開(kāi)釆沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是建立首采煤層采煤工作面沿空留巷Y型工作面通風(fēng)系統(tǒng)，所述通風(fēng)系統(tǒng)的建立是在高 瓦斯煤層群首采煤層開(kāi)采后，將工作面(4)的上巷采空區(qū)側(cè)通過(guò)支護(hù)(3)形成沿空留巷(7)， 作為采煤工作面回風(fēng)巷，以工作面機(jī)巷(1)和材料巷(2)作為進(jìn)風(fēng)巷，并以工作面機(jī)巷(1) 作為主進(jìn)風(fēng)巷，進(jìn)風(fēng)量占工作面總進(jìn)風(fēng)量的2/3至3/4，以材料巷(2)作為輔助進(jìn)風(fēng)巷， 進(jìn)風(fēng)量為工作面總進(jìn)風(fēng)量的1/4至1/3，工作面回風(fēng)由沿空留巷(7)經(jīng)邊界回風(fēng)巷(8)或 回風(fēng)石門(mén)流出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高瓦斯煤層群開(kāi)釆沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是在沿空留巷(7)中設(shè)置抽采瓦斯管道(5)，上向抽采瓦斯鉆孔(6)和下向抽采瓦斯 鉆孔(IO )與抽采瓦斯管道(5)形成連通，所述匯集在采動(dòng)卸壓煤層和裂隙圈內(nèi)的解吸游離 瓦斯分別通過(guò)上向抽采瓦斯鉆孔(6)和下向抽采瓦斯鉆孔(10 )、并通過(guò)抽采瓦斯管(5) 進(jìn)入礦井瓦斯抽采系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是所述上向抽采瓦斯鉆孔(6)和下向抽采瓦斯鉆孔(10)均為傾向鉆孔，其傾角小于 采動(dòng)卸壓角；對(duì)于緩傾斜煤層，所述上向抽采瓦斯鉆孔(6)的傾角不大于75° ;對(duì)于急傾 斜煤層，所述上向抽采瓦斯鉆孔(4)的傾角不大于80。。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是所述上向抽采瓦斯鉆孔(4)的傾角為50° 65° ;所述下向抽采瓦斯鉆孔的傾角為 -50° ~-80。。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高瓦斯煤層群開(kāi)釆沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是所述上向抽采瓦斯鉆孔(6)和下向抽采瓦斯鉆孔(IO )的施工時(shí)間在采煤工作面采后20m以后，各傾鉆孔直徑不小于90mm,傾向鉆孔成組設(shè)置，每組數(shù)量不少于兩只，傾向鉆 孔偏向工作面的角度60 90°，傾向鉆孔組間間距為20 25m。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽釆方法，其 特征是所述傾向鉆孔的孔口端下有套管，上向抽采鉆孔(6)的孔口封孔長(zhǎng)度在開(kāi)采煤層頂 板法向上大于采動(dòng)規(guī)則冒落帶的高度，且抽采鉆孔法向封孔深度不小于5倍采高；下向抽采 鉆孔(10)的孔口封孔長(zhǎng)度不小于15m。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其 特征是對(duì)于保護(hù)層開(kāi)采工作面，由沿空留巷中施工的上向抽采瓦斯鉆孔(6)直接穿過(guò)上保 護(hù)層，下向抽采瓦斯鉆孔(10)直接穿過(guò)下保護(hù)層。
全文摘要
高瓦斯煤層群開(kāi)采沿空留巷Y型通風(fēng)卸壓瓦斯抽采方法，其特征是在高瓦斯煤層群首采煤層采煤工作面沿空留巷采空區(qū)頂板卸壓區(qū)和底板卸壓區(qū)，對(duì)于來(lái)自鄰近卸壓層通過(guò)采空區(qū)頂板煤巖層和底板煤巖層受采動(dòng)影響形成的裂隙通道匯集到頂板卸壓裂隙圈和底板卸壓裂隙圈內(nèi)的解吸游離瓦斯，在沿空留巷內(nèi)由分別布置在頂板卸壓裂隙圈中的上向抽采瓦斯鉆孔和布置在底部卸壓裂隙圈中的下向抽采瓦斯鉆孔進(jìn)行抽采。本發(fā)明從根本上解決高瓦斯低透氣性煤層群抽采率低的問(wèn)題，同時(shí)解決高瓦斯煤層群首采煤層采煤工作面上隅角和回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯超限問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高濃度瓦斯的抽采利用、實(shí)現(xiàn)高瓦斯煤層群的無(wú)煤柱、高效及安全開(kāi)采。
文檔編號(hào)E21F7/00GK101251028SQ20081002338
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者平 盧, 周汝洪, 張士環(huán), 平 李, 王春林, 樺 程, 肖峻峰, 薛俊華, 亮 袁, 群 鄭 申請(qǐng)人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司;安徽建筑工業(yè)學(xué)院;平安煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司