專利名稱：松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速掘進方法，尤其是一種適用于煤礦中有強突出危險性、支護困難煤層的松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法。
背景技術(shù)：
松軟高突煤層的開采伴隨著大量瓦斯涌出，突出威脅較大，并且煤質(zhì)松軟造成煤巷支護困難，嚴重制約礦井安全快速生產(chǎn)。目前，無法開采保護層時，主要通過預抽煤層瓦斯解決高突煤層掘進過程中的瓦斯問題，但是，常規(guī)的瓦斯抽采方法存在單孔瓦斯抽采有效范圍小，鉆孔施工工作量大，且抽采效率偏低的不足，無法有效解決掘進過程中的瓦斯危害。由于煤巷掘進過程中煤質(zhì)松軟且壓力較大，巷道維護十分困難，浪費大量人力物力，影響工程進度，造成采掘失調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的問題，提供一種松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法，通過采用底板穿層鉆孔高壓射流割縫卸壓增透技術(shù)，形成網(wǎng)絡式裂隙網(wǎng)，強化穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的抽采效果；并且通過壓注充填材料，形成網(wǎng)絡式充填區(qū)，以改善煤層巷道周圍煤體的強度和應力分布，使煤巷掘進過程中的維護變的容易，消除掘進過程中的瓦斯災害，從而實現(xiàn)安全快速掘進。技術(shù)方案本發(fā)明的松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法包括在煤層底板巖層內(nèi)沿工作面走向布置底抽巷，在底抽巷內(nèi)布置鉆場，從底抽巷的每個鉆場內(nèi)向煤層方向施工穿層割縫孔，直至穿過煤層為止，對煤層內(nèi)進行高壓水力割縫，之后實施瓦斯抽采；其特征在于還包括如下步驟
a、在所述底抽巷內(nèi)布置間距為6 8m的多個鉆場，每個鉆場布置5 7個在煤層內(nèi)成線性分布的穿層割縫孔，穿層割縫孔的終孔間距為6 8m ；
b、在煤層巷道開掘時間前3(Γ50天，對靠近預掘煤層巷道位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔停止瓦斯抽采，通過注漿泵向停止瓦斯抽采的一排穿層割縫孔內(nèi)依次壓注充填材料，對預掘煤層巷道兩側(cè)的煤體進行加固；
C、未充填的穿層割縫孔繼續(xù)瓦斯抽采；
d、在煤層巷道開掘時間前5 7天，對瓦斯抽采效果進行檢驗，達到《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求后，可在煤層巷道開掘時間按常規(guī)方法掘進煤層巷道；
e、在掘進煤層巷道過程中，繼續(xù)向靠近預掘煤層巷道位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔內(nèi)依次壓注充填材料，保證依次充填的兩排穿層割縫孔位置應超前掘進頭不小于50m。所述每個鉆場穿層割縫孔的個數(shù)根據(jù)煤層傾角和穿層割縫孔的影響半徑確定。所述煤層巷道開始掘進時，煤體加固距離需超過50m。有益效果本發(fā)明通過煤礦底板巖巷穿層鉆孔內(nèi)高壓射流割縫對高突煤層進行卸壓增透，提高穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的抽采效果，消除煤層內(nèi)的高瓦斯梯度，減少煤層巷道掘進過程中的瓦斯涌出量，提高煤層巷道掘進速度；并且通過壓注充填材料，形成網(wǎng)絡式充填區(qū)，增大煤體強度，改善煤巷掘進的支護條件，減少煤巷兩幫瓦斯向掘進巷道的涌出，在消除高突煤巷掘進突出危險性的同時，解決了煤巷支護難的問題，大大提高了松軟高突煤層煤巷掘進的速度。本發(fā)明可使松軟高突煤層瓦斯抽采濃度提高1(Γ15%，預抽率提高25%，每孔出煤量達到3噸以上；預抽需要的鉆孔數(shù)量減少209Γ30%，預抽需要的時間減少20% ;具有極好的推廣價值。


圖I是本發(fā)明松軟高突煤層快速掘進結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I的A — A劑面不意 圖中I-煤層，2-煤層巷道，3-底抽巷，4-穿層割縫孔，5-網(wǎng)絡式充填區(qū)，Hl-巷道上幫輪廓線外控制距離，Η2-巷道下幫輪廓線外控制距離，α -煤層傾角。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述
如圖I所示，本發(fā)明的松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法，首先根據(jù)查地質(zhì)信息參數(shù)煤層厚度、煤層傾角α、煤層走向、瓦斯參數(shù)，水文情況以及其它在施工中有要求的參數(shù)，制定詳細實施方案。做好實施前的準備工作，考慮處理裂隙、斷層、水等危險因素。在煤層I底板巖層內(nèi)沿工作面走向布置底抽巷3，通過割縫試驗確定割縫孔的影響半徑；完成后在底抽巷內(nèi)每隔6 8m布置一個鉆場，每個鉆場布置5 7個穿層割縫孔4，割縫孔在煤層內(nèi)成線性分布，終孔間距為6 8m。根據(jù)煤層傾角α和割縫孔的影響半徑，確定每個鉆場割縫孔的個數(shù)，其中傾斜、急傾斜的煤層傾角α在25°至90°之間的巷道上幫輪廓線外控制距離Hl至少為20m，巷道下幫輪廓線外控制距離H2至少為10m，緩傾斜、近水平的煤層傾角α在0°至25°之間的巷道上幫輪廓線外控制距離Hl和巷道下幫輪廓線外控制距離Η2至少為15m。如煤層為緩傾斜或近水平煤層，煤層巷道2寬4m，割縫孔影響半徑為3. 7m,則需控制的距離為34m，布置5個穿層割縫孔4可控制37m，控制距離大于34m，因此布置5個穿層割縫孔4即可(煤層巷道2中布置I個，其上、下幫各布置2個)；如煤層為傾斜或急傾斜煤層，煤層巷道2寬4m，割縫孔影響半徑為3. 3m,則需控制的距離為34m，布置6個穿層割縫孔4可控制39. 6m,控制距離大于34m，因此布置6個穿層割縫孔4即可(煤層巷道2中布置I個，其上幫布置3個，下幫布置2個)。從底抽巷3的每個鉆場內(nèi)向煤層I方向施工穿層割縫孔4，直至穿過煤層I為止，對煤層I內(nèi)進行高壓水力割縫，之后實施瓦斯抽采；在煤層巷道2開掘時間前3(Γ50天，對靠近預掘煤層巷道2位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔4停止瓦斯抽采，通過注漿泵向停止瓦斯抽采的一排穿層割縫孔4內(nèi)依次壓注充填材料，對預掘煤層巷道兩側(cè)的煤體進行加固，其它未充填穿層割縫孔4繼續(xù)抽采瓦斯，當充填材料凝固之后，在煤層巷道2兩側(cè)形成網(wǎng)絡式充填區(qū)5，如圖2所示，網(wǎng)絡式充填區(qū)5可以增加煤體強度，改善煤體應力分布，同時阻止網(wǎng)絡式充填區(qū)5外側(cè)的瓦斯向煤層巷道2預掘位置涌出。在煤層巷道開掘時間前5 7天，對瓦斯抽采效果進行檢驗，達到《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求后，在煤層巷道2開掘時間按常規(guī)方法掘進煤層巷道2，此時煤體加固距離需超過50m。在掘進煤層巷道2過程中，繼續(xù)向靠近預掘煤層巷道2位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔4內(nèi)依次壓注充填材料，保證依次充填的兩排穿層割縫孔4位置應超前掘進頭不小于50m?！?br> 權(quán)利要求
1.一種松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法，包括在煤層(I)底板巖層內(nèi)沿工作面走向布置底抽巷(3)，在底抽巷(3)內(nèi)布置鉆場，從底抽巷(3)的每個鉆場內(nèi)向煤層(I)方向施工穿層割縫孔(4)，直至穿過煤層(I)為止，對煤層(I)內(nèi)進行高壓水力割縫，之后實施瓦斯抽采；其特征在于還包括如下步驟 a、在所述底抽巷(3)內(nèi)布置間距為6 8m的多個鉆場，每個鉆場布置5 7個在煤層(I)內(nèi)成線性分布的穿層割縫孔(4)，穿層割縫孔(4)的終孔間距為6 8m ； b、在煤層巷道(2)開掘時間前3(Γ50天，對靠近預掘煤層巷道(2)位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔(4)停止瓦斯抽采，通過注漿泵向停止瓦斯抽采的一排穿層割縫孔(4)內(nèi)依次壓注充填材料，對預掘煤層巷道(2)兩側(cè)的煤體進行加固； C、未充填的穿層割縫孔(4)繼續(xù)瓦斯抽采； d、在煤層巷道(2)開掘時間前5 7天，對瓦斯抽采效果進行檢驗，達到《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求后，可在煤層巷道(2)開掘時間按常規(guī)方法掘進煤層巷道(2)； e、在掘進煤層巷道(2)過程中，繼續(xù)向靠近預掘煤層巷道(2)位置兩側(cè)的一排穿層割縫孔(4)內(nèi)依次壓注充填材料，保證依次充填的兩排穿層割縫孔(4)位置應超前掘進頭不小于50m。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法，其特征在于所述每個鉆場穿層割縫孔(4)的個數(shù)根據(jù)煤層傾角α和穿層割縫孔(4)的影響半徑確定。
3.所述按常規(guī)方法掘進煤層巷道(2)時，煤層巷道(2)兩側(cè)的煤體加固距離需超過50mo
全文摘要
一種松軟高突煤層穿層割縫卸壓增透及快速掘進方法，尤其適用于煤礦中有強突出危險性、支護困難煤層的快速掘進。通過采用高壓射流割縫卸壓增透技術(shù)形成網(wǎng)絡式裂隙網(wǎng)，強化穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的抽采效果；并且通過壓注充填材料形成網(wǎng)絡式充填區(qū)，改善煤體的強度和應力分布，使煤巷掘進過程中的維護變的容易，同時減少瓦斯向掘進巷道的涌出，最終消除掘進過程中的瓦斯災害，達到安全快速掘進的目的。
文檔編號E21F7/00GK102900460SQ201210437230
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者林柏泉, 翟成, 沈春明, 張連軍, 高亞斌 申請人:中國礦業(yè)大學