專利名稱：一種礦井煤氣共采采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井煤氣共采方法，尤其是一種適用于煤礦井下高瓦斯、無大斷 層、封閉條件良好的回采工作面。
背景技術(shù)：
在高瓦斯煤層回采過程中，工作中容易形成瓦斯超限；在突出危險煤層內(nèi)實施回 采作業(yè)，容易導(dǎo)致煤與瓦斯突出，涌出的瓦斯或突出的大量瓦斯一旦達(dá)到爆炸極限之內(nèi)可 能導(dǎo)致爆炸，將給礦井帶來嚴(yán)重?fù)p害，造成群死群傷惡性事故。目前國內(nèi)群死群傷事故基本 上都是瓦斯爆炸事故。傳統(tǒng)的防治瓦斯爆炸技術(shù)，雖然能起到一定的防治作用，但是由于瓦 斯的連續(xù)涌出，加之煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，都使得瓦斯?jié)舛群芸赡芴幵诒ń缦拗畠?nèi)， 在遇到明火等之后而發(fā)生瓦斯爆炸?，F(xiàn)在的防治瓦斯爆炸方法沒有從根本上阻止瓦斯爆 炸。我國的煤層瓦斯儲量達(dá)到35萬億m3，但是，利用率卻一直很低，大部分瓦斯由于濃 度太低，而被直接排放到大氣中；瓦斯是一種溫室氣體，直接排入大氣將導(dǎo)致氣候變暖，破 壞生態(tài)環(huán)境。同時，瓦斯也是一種清潔能源，其熱值約是氫氣的3倍，而我國是一個能源緊 缺型國家，如何提高瓦斯利用也是當(dāng)務(wù)之急的事情，可以成為國民經(jīng)濟的一個增長點。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)存在的問題，提供一種方法簡單，能阻止 瓦斯爆炸，直接回收利用瓦斯，維護(hù)生態(tài)環(huán)境的礦井煤氣共采采煤方法。技術(shù)方案本發(fā)明的礦井煤氣共采采煤方法a、在上山巷道掘進(jìn)完成之后，從上山巷道分別向回采工作面的兩側(cè)掘進(jìn)兩條運輸 巷道；b、在靠近并平行于上山巷道處掘進(jìn)空氣調(diào)節(jié)巷道，然后在空氣調(diào)節(jié)巷道兩側(cè)掘進(jìn) 區(qū)段回風(fēng)平巷和區(qū)段運輸平巷，最后掘進(jìn)工作面切眼；C、在空氣調(diào)節(jié)巷道內(nèi)部安裝由通風(fēng)機、空調(diào)和除塵設(shè)備構(gòu)成的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；d、在兩條運輸巷道內(nèi)各安設(shè)兩道具有一定承載能力的密閉門，使采煤區(qū)形成一密 閉空間；e、在連通區(qū)段回風(fēng)平巷的行人運輸巷道內(nèi)部安設(shè)穿過兩道密閉門的瓦斯抽放管 路，開始抽放巷道內(nèi)部瓦斯，使密閉空間內(nèi)的氣壓保持約為一個大氣壓；f、在兩道密閉門之間的注氮室內(nèi)充入氮氣，使氮氣的壓力高于外界氣壓，以防止 封閉空間瓦斯的卸漏；g、從區(qū)段運輸平巷向封閉空間內(nèi)充入氮氣，通過瓦斯抽放管路連續(xù)抽放封閉空間 內(nèi)部氣體，當(dāng)封閉空間內(nèi)的氧氣濃度小于12%時，停止注放氮氣；h、開啟空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，制造循環(huán)風(fēng)，以降低封閉空間內(nèi)的溫度和粉塵濃度；i、工人在做好安全防護(hù)的條件下，進(jìn)入封閉空間內(nèi)實施采掘作業(yè)；
j、實時監(jiān)測回采過程中封閉空間內(nèi)的瓦斯和氧氣濃度，在保證瓦斯?jié)舛雀哂?20%，氧氣濃度低于12%的條件下實現(xiàn)煤氣共采。當(dāng)確定煤層有突出危險時，再在上山巷道側(cè)平行掘進(jìn)一條回風(fēng)巷道，并從回風(fēng)巷 道分別向回采工作面的兩側(cè)掘進(jìn)兩條弧形卸壓巷道，在兩條弧形卸壓巷道內(nèi)設(shè)置安全密閉 門，確保不會有瓦斯氣體從封閉空間內(nèi)逸散；兩條弧形卸壓巷道內(nèi)設(shè)置的安全密閉門為一 道或兩道；當(dāng)兩條弧形卸壓巷道內(nèi)設(shè)置兩道安全密閉門時，在兩道安全密閉門之間的注氮 室內(nèi)充入氮氣。使得氮氣的壓力高于外界氣壓5 200Pa ；所述注氮室內(nèi)注入的氮氣壓力 高于外界氣壓5 200Pa ；所述具有一定承載能力的密閉門的承載能力不低于IMPa ；所述 的安全密閉門的承載能力為0. 05 0. 2MPa ；在回風(fēng)巷道內(nèi)與弧形卸壓巷道10交界處的進(jìn) 風(fēng)一側(cè)設(shè)有采區(qū)密閉門4。有益效果本發(fā)明通過密閉工作面的區(qū)段回風(fēng)平巷和區(qū)段運輸平巷，讓密封空間 內(nèi)充滿高濃度瓦斯氣體，升高回采空間內(nèi)部瓦斯?jié)舛龋屚咚節(jié)舛瘸^20%以上，氧氣濃度 低于12%，使得瓦斯失去爆炸危險性，巷道涌出瓦斯經(jīng)瓦斯抽放管路抽放利用，工人在做好 安全防護(hù)(穿著特制服裝)的條件下，在封閉巷道內(nèi)實施作業(yè)。由于瓦斯?jié)舛鹊纳?，使?礦井內(nèi)部氧氣含量急劇降低，可抑制煤炭自燃，抑制礦井火災(zāi)的發(fā)生，避免因為礦井火災(zāi)而 產(chǎn)生有毒有害氣體，對人造成危害，影響生產(chǎn)。另外由于氧氣濃度較低，礦井中使用的各種 材料腐蝕減緩，使得各種材料的使用壽命延長。由于瓦斯不在爆炸濃度范圍之內(nèi)，封閉的工 作空間內(nèi)部不需要防爆，地面能夠使用的所有電器設(shè)備在密閉范圍之內(nèi)都能夠使用。此外， 抽出的高濃度甲烷不需要經(jīng)過預(yù)處理，就可通過多種途徑直接利用，不僅避免瓦斯直接排 放造成對氣候的破壞，又充分利用了能源，符合了國計民生的要求。有效防止了礦井瓦斯爆 炸，避免由于瓦斯爆炸造成的群死群傷的惡性事件發(fā)生。其方法簡單，易于操作，安全可靠， 具有廣泛的實用性


圖1 突出危險煤層采煤工作面布置2 非突出危險煤層采煤工作面布置3 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)11局部放大中1-密閉門；2-安全密閉門；3-注氮室；4-采區(qū)密閉門；5-上山巷道；6-回風(fēng) 巷；7-區(qū)段運輸平巷；8-空氣調(diào)節(jié)巷道；9-運輸巷道；10-弧形卸壓巷道；11-空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)；12-工作面切眼；13-采空區(qū)；14-區(qū)段回風(fēng)平巷；15-煤層；16-通風(fēng)機；17-除塵設(shè)備； 18-空調(diào)。
具體實施例方式實施例一、圖1圖3圖4圖5圖6所示，當(dāng)煤層經(jīng)突出危險性鑒定無突出危險時， 煤層煤氣共采采煤方法步驟如下a、首先掘進(jìn)上山巷道5，掘進(jìn)完成之后，從上山巷道5分別向回采工作面15的兩側(cè) 掘進(jìn)兩條運輸巷道9 ；b、在靠近并平行于上山巷道5處掘進(jìn)空氣調(diào)節(jié)巷道8，然后在空氣調(diào)節(jié)巷道8兩 側(cè)掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷14和區(qū)段運輸平巷7，最后掘進(jìn)工作面切眼12，完成總體巷道掘進(jìn)工程；C、在空氣調(diào)節(jié)巷道8內(nèi)部安裝由通風(fēng)機16、空調(diào)18和除塵設(shè)備17構(gòu)成的空氣調(diào) 節(jié)系統(tǒng)11 ；d、在兩條運輸巷道9內(nèi)各安設(shè)兩道能通行礦車和行人的密閉門1，使采煤區(qū)形成 一密閉空間，兩道密閉門1的承載能力要求不低于IMPa ；e、在連通區(qū)段回風(fēng)平巷14的行人運輸巷道9內(nèi)部安設(shè)瓦斯抽放管路，瓦斯抽放管 路穿過兩道密閉門1，瓦斯抽放管路末端安置在區(qū)段回風(fēng)平巷14和空氣調(diào)節(jié)巷道8交匯處 附近，開始抽放封閉空間內(nèi)部瓦斯，使密閉空間內(nèi)的氣壓保持約一個大氣壓；f、在兩道密閉門1之間的注氮室3內(nèi)充入氮氣，使氮氣的壓力高于外界氣壓5 200Pa,以防止通行礦車或行人時瓦斯氣體進(jìn)入注氮室3 ；g、從區(qū)段運輸平巷7向封閉空間內(nèi)充入氮氣，使得氣流依次經(jīng)過區(qū)段運輸平巷7、 工作面切眼12和區(qū)段回風(fēng)平巷14，而通過瓦斯抽放管路連續(xù)抽放封閉空間內(nèi)部氣體，起到 用氮氣置換巷道內(nèi)部空氣的目的，實時測封閉空間內(nèi)部氧氣濃度，當(dāng)氧氣濃度小于12%時， 停止注入氮氣；h、開啟空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)11，使得風(fēng)流依次流經(jīng)區(qū)段運輸平巷7、工作面切眼12和區(qū) 段回風(fēng)平巷14，在整個封閉空間內(nèi)形成循環(huán)風(fēng)，以降低封閉空間內(nèi)的溫度和粉塵濃度。當(dāng)封 閉空間內(nèi)的溫度不大于30°C時可以不開啟空調(diào)18，當(dāng)能見度在50m以上時可以不開啟除塵 設(shè)備17，當(dāng)空調(diào)18和除塵設(shè)備17都不開啟時可以不開啟通風(fēng)機16 ；i、工人在做好安全防護(hù)的條件下進(jìn)入封閉空間內(nèi)實施作業(yè)；j、實時監(jiān)測回采過程中封閉空間內(nèi)的瓦斯和氧氣濃度，在保證瓦斯?jié)舛雀哂?20%，氧氣濃度低于12%的條件下實現(xiàn)煤氣共采。實施例二、圖2圖3圖5圖6所示，當(dāng)煤層經(jīng)突出危險性鑒定有突出危險時，突出 危險煤層煤氣共采采煤方法步驟如下a、上山巷道5和回風(fēng)巷道6掘進(jìn)完成之后，從上山巷道5分別向回采工作面15的 兩側(cè)掘進(jìn)兩條運輸巷道9 ；再從回風(fēng)巷道6分別向回采工作面15的兩側(cè)掘進(jìn)兩條分別與區(qū) 段回風(fēng)平巷14和區(qū)段運輸平巷7相連的弧形卸壓巷道10，以減少風(fēng)流流動阻力；b、在靠近并平行于上山巷道5處掘進(jìn)空氣調(diào)節(jié)巷道8，然后在空氣調(diào)節(jié)巷道8兩側(cè) 掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷14和區(qū)段運輸平巷7，最后掘進(jìn)工作面切眼12，完成總體巷道掘進(jìn)工程； 在不影響回風(fēng)巷道6正常使用的情況下，在靠近回風(fēng)巷道6風(fēng)流上游的弧形卸壓巷道10與 回風(fēng)巷道6交界處的進(jìn)風(fēng)側(cè)設(shè)有采區(qū)密閉門4，以防止煤與瓦斯突出之后，高壓氣體使得回 風(fēng)巷道6內(nèi)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；C、在空氣調(diào)節(jié)巷道8內(nèi)部安裝由通風(fēng)機16、空調(diào)18和除塵設(shè)備17構(gòu)成的空氣調(diào) 節(jié)系統(tǒng)11 ；d、在兩條運輸巷道9內(nèi)各安設(shè)兩道可通行礦車和行人的密閉門1，使采煤區(qū)形成 一密閉空間，兩道密閉門1的承載能力要求不低于IMPa，在卸壓巷道10內(nèi)設(shè)置一道或兩道 安全密閉門2，當(dāng)巷道周圍巖性比較穩(wěn)定，只須一道安全密閉門2就能阻止漏氣，則可以采 用一道安全密閉門2 ；當(dāng)巷道周圍巖性不穩(wěn)定，需要安設(shè)兩道安全密閉門2，安全密閉門2的 承載能力為0. 05 0. 2MPa，確保在遭受沖擊的時候安全密閉門2破壞而密閉門1不會破 壞；
e、在連通區(qū)段回風(fēng)平巷14的行人運輸巷道9內(nèi)部安設(shè)瓦斯抽放管路，瓦斯抽放管 路穿過兩道密閉門1，瓦斯抽放管路末端安置在區(qū)段回風(fēng)平巷14和空氣調(diào)節(jié)巷道8交匯處 附近，開始抽放封閉空間內(nèi)部瓦斯，使密閉空間內(nèi)的氣壓保持約一個大氣壓；f、在兩道密閉門1之間的注氮室3內(nèi)充入氮氣，使氮氣的壓力高于外界氣壓5 200Pa,以防止通行礦車或行人時瓦斯氣體進(jìn)入注氮室3 ；當(dāng)卸壓巷道10內(nèi)部安設(shè)兩道安全 密閉門2時，向兩道安全密閉門2之間的注氮室3內(nèi)注入氮氣，使得氮氣壓力高于外界大氣 壓 5 200Pa ；g、從區(qū)段運輸平巷7向封閉空間內(nèi)充入氮氣，使得氣流依次經(jīng)過區(qū)段運輸平巷7、 工作面切眼12和區(qū)段回風(fēng)平巷14，而通過瓦斯抽放管路連續(xù)抽放封閉空間內(nèi)部氣體，并檢 測封閉空間內(nèi)部氧氣濃度，當(dāng)氧氣濃度小于12%時，停止注入氮氣；h、開啟空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)11，使得風(fēng)流依次流經(jīng)區(qū)段運輸平巷7、工作面切眼12和區(qū) 段回風(fēng)平巷14，在整個封閉空間內(nèi)形成循環(huán)風(fēng)，以降低封閉空間內(nèi)的溫度和粉塵濃度。當(dāng)封 閉空間內(nèi)的溫度不大于30°C時可以不開啟空調(diào)18，當(dāng)能見度在50m以上時可以不開啟除塵 設(shè)備17，當(dāng)空調(diào)18和除塵設(shè)備17都不開啟時可以不開啟通風(fēng)機16 ；i、工人在做好安全防護(hù)的條件下進(jìn)入封閉空間內(nèi)實施作業(yè)；j、實時監(jiān)測回采過程中封閉空間內(nèi)的瓦斯和氧氣濃度，在保證瓦斯?jié)舛雀哂?20%，氧氣濃度低于12%的條件下實現(xiàn)煤氣共采。由于在封閉空間內(nèi)部瓦斯?jié)舛雀哂?0%，因此不會發(fā)生爆炸，在封閉空間內(nèi)使用 的各種器材無需防爆；同時由于封閉空間內(nèi)部氧氣濃度低于12%，使得各種金屬氧化損壞 變慢，采空區(qū)13內(nèi)部火災(zāi)也得到減緩，所以可以減少在金屬防氧化和控制采空區(qū)13火災(zāi)的 投入。
權(quán)利要求
1. 一種礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于a、在上山巷道( 掘進(jìn)完成之后，從上山巷道( 分別向回采工作面(1 的兩側(cè)掘進(jìn) 兩條運輸巷道(9)；b、在靠近并平行于上山巷道(5)處掘進(jìn)空氣調(diào)節(jié)巷道(8)，然后在空氣調(diào)節(jié)巷道(8)兩 側(cè)掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷(14)和區(qū)段運輸平巷(7)，最后掘進(jìn)工作面切眼(12)；c、在空氣調(diào)節(jié)巷道(8)內(nèi)部安裝由通風(fēng)機(16)、空調(diào)(18)和除塵設(shè)備(17)構(gòu)成的空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)；d、在兩條運輸巷道(9)內(nèi)各安設(shè)兩道具有一定承載能力的密閉門(1)，使采煤區(qū)形成 一密閉空間；e、在連通區(qū)段回風(fēng)平巷(14)的行人運輸巷道(9)內(nèi)部安設(shè)穿過兩道密閉門(1)的瓦 斯抽放管路，開始抽放巷道內(nèi)部瓦斯，使密閉空間內(nèi)的氣壓保持約為一個大氣壓；f、在兩道密閉門(1)之間的注氮室(3)內(nèi)充入氮氣，使氮氣的壓力高于外界氣壓，以防 止封閉空間瓦斯卸漏；g、從區(qū)段運輸平巷(7)向封閉空間內(nèi)充入氮氣，通過瓦斯抽放管路連續(xù)抽放封閉空間 內(nèi)部氣體，當(dāng)封閉空間內(nèi)的氧氣濃度小于12%時，停止注氮氣；h、開啟空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)，制造循環(huán)風(fēng)，以降低封閉空間內(nèi)的溫度和粉塵濃度；i、工人在做好安全防護(hù)的條件下，進(jìn)入封閉空間內(nèi)實施采掘作業(yè)；j、實時監(jiān)測回采過程中封閉空間內(nèi)的瓦斯和氧氣濃度，在保證瓦斯?jié)舛雀哂?0%，氧 氣濃度低于12%的條件下實現(xiàn)煤氣共采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于當(dāng)確定煤層有突出危 險時，再在上山巷道(5)側(cè)平行掘進(jìn)一條回風(fēng)巷道(6)，并從回風(fēng)巷道(6)分別向回采工作 面(1 的兩側(cè)掘進(jìn)兩條分別與區(qū)段回風(fēng)平巷(14)和區(qū)段運輸平巷(7)相連的弧形卸壓巷 道(10)，在兩條弧形卸壓巷道(10)內(nèi)設(shè)置安全密閉門O)，確保不會有瓦斯氣體從封閉空 間內(nèi)逸散。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于兩條弧形卸壓巷道 (10)內(nèi)設(shè)置的安全密閉門(2)為一道或兩道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于當(dāng)兩條弧形卸壓巷道 (10)內(nèi)設(shè)置兩道安全密閉門(2)時，在兩道安全密閉門(2)之間的注氮室(3)內(nèi)充入氮氣。 使得氮氣的壓力高于外界氣壓5 200Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于所述注氮室(3)內(nèi) 注入的氮氣壓力高于外界氣壓5 200Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于所述具有一定承載能 力的密閉門(1)的承載能力不低于IMPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于所述的安全密 閉門(2)的承載能力為0. 05 0. 2MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井煤氣共采采煤方法，其特征在于靠近回風(fēng)巷道(6)風(fēng) 流上游的弧形卸壓巷道(10)與回風(fēng)巷道(6)交界處的進(jìn)風(fēng)側(cè)設(shè)有采區(qū)密閉門G)。
全文摘要
一種礦井煤氣共采采煤方法，采用密閉加注氮的方法封閉回采工作面的上下平巷，保持封閉空間內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^20％，氧氣濃度低于12％，使得瓦斯失去爆炸危險性，并抽放巷道內(nèi)的高濃度瓦斯以便利用。在具有煤與瓦斯突出危險礦井，需留設(shè)安全卸壓巷道，用于卸除煤與瓦斯突出而產(chǎn)生的高壓氣體，提高礦井抗災(zāi)能力。在封閉空間內(nèi)安設(shè)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)空氣，工人在做好安全防護(hù)的情況下在密閉空間內(nèi)作業(yè)。該方法從根本上解決了瓦斯爆炸問題，提高了瓦斯利用率，根本上消除了煤礦火災(zāi)，減輕了各種金屬設(shè)備氧化腐蝕，同時使得設(shè)備沒有防爆要求。由于工人呼吸自帶的空氣，杜絕呼吸性職業(yè)病的發(fā)生。因此，本發(fā)明提供的煤氣共采采煤方法極具推廣價值。
文檔編號E21F7/00GK102061918SQ200910234709
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者吳海進(jìn), 楊威, 林柏泉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)