一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，采用“U+I”型通風(fēng)方式，包括在回風(fēng)巷（2）內(nèi)側(cè)布置內(nèi)錯尾巷（3），并在進風(fēng)巷（1）、回風(fēng)巷和內(nèi)錯尾巷內(nèi)布置順層鉆孔抽采本煤層瓦斯，布置走向高抽巷（4）、后偽高抽巷（5）、低位傾斜高抽巷（6）抽采鄰近層瓦斯，并配合工藝巷（8）預(yù)裂爆破技術(shù)及合理的工作面推進速度綜合治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限問題。本治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法集中解決初采期內(nèi)堅硬頂板不垮落難題，可以縮短直接頂和老頂垮落步距，有效避免了初采期高抽巷抽采效果差、鄰近層瓦斯涌入工作面造成瓦斯超限情況，為綜放面初采期的安全生產(chǎn)提供了保障。
【專利說明】一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種治理綜放面瓦斯超限的方法，具體是一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，適用于頂板堅硬不垮落的綜放工作面初采期瓦斯超限嚴重的高瓦斯礦井，屬于礦井瓦斯治理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦瓦斯是指植物在成煤過程中生成的大量氣體，又稱煤層氣，保存在煤層或巖層的孔隙和裂隙內(nèi)，瓦斯在煤體或圍巖中是以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在的，瓦斯的滲透能力是空氣的1.6倍，難溶于水，不助燃也不能維持呼吸，達到一定濃度時，能使人因缺氧而窒息，并能發(fā)生燃燒或爆炸，因此煤礦井下一般采用加強礦井通風(fēng)和抽放瓦斯、控制瓦斯涌出等方法防止瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定來防止事故發(fā)生。
[0003]自采煤工作面開始回采后，上覆巖層移動被破壞，使得鄰近層瓦斯卸壓，引起裂隙帶的產(chǎn)生和延展，為鄰近層瓦斯卸壓、運移和持續(xù)解吸提供了條件。
[0004]在采煤工作面初采期，隨著老頂初次破斷，大量鄰近層卸壓瓦斯將涌入工作面，會造成工作面瓦斯超限。
[0005]目前國內(nèi)外治理初采期瓦斯涌出的方法有增大風(fēng)量稀釋初采期瓦斯、利用鉆孔貫通高抽巷、采用U+I的通風(fēng)方式、回風(fēng)側(cè)預(yù)埋管抽采采空區(qū)瓦斯、中、低位后高抽巷抽采初采期瓦斯、后偽高抽巷治理初采期瓦斯等。
[0006]但是對于堅硬頂板來說，以上各項治理措施不能達到理想效果，如工作面堅硬頂板垮落步距大，在工作面初采期階段的前期，頂板不垮落，鄰近層瓦斯涌出量小，U+I的通風(fēng)方式和高抽巷抽采技術(shù)不能有效發(fā)揮作用；而老頂垮落后，由于垮落范圍大，瓦斯大量涌出，在一段時間內(nèi)，工作面一直處于瓦斯超限狀況，威脅井下人員安全，影響正常生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，可以針對堅硬頂板綜放面初采期的瓦斯涌出實施有效地排放，杜絕瓦斯超限狀況的發(fā)生，為綜放面初采期的安全生產(chǎn)提供保障。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法采用“U+I”型通風(fēng)方式，包括在回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)布置內(nèi)錯尾巷，并在進風(fēng)巷、回風(fēng)巷和內(nèi)錯尾巷內(nèi)布置順層鉆孔抽采本煤層瓦斯，布置走向高抽巷、后偽高抽巷、低位傾斜高抽巷抽采鄰近層瓦斯，并配合工藝巷預(yù)裂爆破技術(shù)及合理的工作面推進速度綜合治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限問題，具體步驟如下:
a.沿煤層頂板內(nèi)錯回風(fēng)巷15?25m布置一條平行于回風(fēng)巷的內(nèi)錯尾巷，
b.分別在工作面進風(fēng)巷、回風(fēng)巷和內(nèi)錯尾巷中布置順層鉆孔，鉆孔施工方向與巷道中心線垂直，由工作面煤幫開口，根據(jù)工作面傾向長度設(shè)計鉆孔長度，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔角度，開孔位置離底板高度小于Im ； C.根據(jù)煤層地質(zhì)情況，確定裂隙帶高度，設(shè)定在距開采煤層頂板垂直距離H1、距回風(fēng)巷水平距離L1處布置走向高抽巷；
d.沿與回風(fēng)巷水平夾角β，垂直回風(fēng)巷傾斜角度α向上掘出后偽高抽巷，與走向高抽巷貫通，掘進距離約為(Hl/ (sin α.cos β ))；
e.沿已經(jīng)掘好的后偽高抽巷從回風(fēng)側(cè)往上，找到石灰?guī)r頂板泥巖的層位，沿與回風(fēng)巷水平夾角為Y的水平方向沿石灰?guī)r頂板掘進一條低位傾斜高抽巷，伸入開切巷內(nèi)部長度為L3 ；
f.在低位傾斜高抽巷的巷道底板打兩排穿層鉆孔，鉆孔的橫向間距為0.5?1.5m，縱向間距為2?5m,鉆孔離巷道兩幫的距離為0.3?0.8m,鉆孔穿過灰?guī)r0.5?1.5m ;
g.從內(nèi)錯尾巷往進風(fēng)巷方向布置兩條工藝巷，方向與切巷平行，工藝巷長度為L2,如工作面傾向長度為L，則工藝巷長度L2約為(L-L3) m ;
h.在工藝巷中布置鉆孔裝藥進行預(yù)裂爆破；
1.在后高抽巷和低位高抽巷及鉆孔發(fā)揮作用階段，以及鄰近層瓦斯大量涌出走向高抽巷充分發(fā)揮作用的階段，控制好工作面推進速度。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的傾斜角度α為35?40°，所述的傾斜角度β 為 40 ?50°。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的傾斜角度β為60?65°。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的低位傾斜高抽巷伸入開切巷內(nèi)的距離L3為40m，與煤層頂板垂直層間距約為氏/2，巷道斷面積為2X2 IIf。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的兩條工藝巷位置設(shè)置在內(nèi)錯尾巷距切巷15m、30m 處。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的工作面推進速度在老頂垮落之前小于2m/天。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法是一種利用工藝巷、組合走向高抽巷卸壓并抽采初采期瓦斯，防治堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，由于采用布置工藝巷、后高抽巷、低位傾斜高抽巷、走向高抽巷，因此可以綜合設(shè)計解決綜放面初采期瓦斯易超限問題；由于采用工藝巷爆破技術(shù)、低位傾斜高抽巷及其穿層鉆孔設(shè)計，因此可以集中解決初采期內(nèi)堅硬頂板不垮落難題，并可以縮短直接頂和老頂垮落步距，再由內(nèi)錯尾巷和組合高抽巷抽放卸壓涌出的鄰近層瓦斯，有效避免了初采期高抽巷抽采效果差、鄰近層瓦斯涌入工作面造成瓦斯超限情況，為綜放面初采期的安全生產(chǎn)提供了保障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的布置平面圖；
圖2是本發(fā)明的組合高抽巷布置平面圖；
圖3是本發(fā)明的工藝巷布置平面圖；
圖4是本發(fā)明的巷道布置I一I剖面示意圖；
圖5是本發(fā)明的巷道布置II 一 II剖面示意圖。
[0016]圖中:1、進風(fēng)巷,2、回風(fēng)巷,3、內(nèi)錯尾巷,4、走向高抽巷,5、后偽高抽巷,6、低位傾斜高抽巷，7、穿層鉆孔，8、工藝巷，9、開切巷。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0018]本治理堅硬頂板綜放面采初期瓦斯超限的方法，采用“U+I”型通風(fēng)方式，包括在回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)布置內(nèi)錯尾巷，并在進風(fēng)巷、回風(fēng)巷和內(nèi)錯尾巷內(nèi)布置順層鉆孔抽采本煤層瓦斯，布置走向高抽巷、后偽高抽巷、低位傾斜高抽巷抽采鄰近層瓦斯，并配合工藝巷預(yù)裂爆破技術(shù)及合理的工作面推進速度綜合治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限問題。
[0019]本治理綜放面初采期瓦斯超限的方法具體步驟如下:
a.首先在回風(fēng)巷2內(nèi)側(cè)，沿煤層頂板布置一條內(nèi)錯尾巷3，與回風(fēng)巷2之間預(yù)留15?25m的保護煤柱；
b.在工作面進風(fēng)巷1、回風(fēng)巷2和內(nèi)錯尾巷3中布置順層鉆孔和瓦斯抽采管路，抽采本煤層瓦斯，鉆孔布置為一排，鉆孔施工方向與巷道中心線垂直，由工作面煤幫開口，巷幫鉆孔間距約為lm，根據(jù)工作面傾向長度設(shè)計鉆孔長度，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔角度，開孔位置離底板高度小于Im ；
c.根據(jù)煤層地質(zhì)情況，確定裂隙帶高度，在距開采煤層頂板垂直距離H1，距回風(fēng)巷2水平距離L1處布置走向高抽巷4 ；
d.沿與回風(fēng)巷2水平夾角β,垂直回風(fēng)巷2傾斜角度α向上掘出后偽高抽巷5,與走向高抽巷4貫通,掘進距離約為(H1/ (sin α.cos β ))；
e.再沿已經(jīng)掘好的后偽高抽巷5從回風(fēng)側(cè)往上，找到石灰?guī)r頂板泥巖的層位，沿與回風(fēng)巷2水平夾角為Y的水平方向沿石灰?guī)r頂板掘進一條低位傾斜高抽巷6，伸入開切巷9內(nèi)部長度為L3 ；
f.然后在低位傾斜高抽巷6的巷道底板打兩排穿層鉆孔7，每排10個，鉆孔的橫向間距為0.5?1.5m，縱向間距為2?5m，鉆孔離巷道兩幫的距離為0.3?0.Sm，鉆孔穿過灰?guī)r0.5 ?L 5m ;
g.從內(nèi)錯尾巷往進風(fēng)巷I方向掘進兩條與切巷平行的工藝巷8，方向與開切巷9平行，工藝巷8長度為L2,如工作面傾向長度為L，則工藝巷8長度L2約為(L-L3) m ；
h.然后在工藝巷8中布置鉆孔裝藥進行預(yù)裂爆破；
1.在后偽高抽巷5和低位高抽巷6及鉆孔發(fā)揮作用階段，以及鄰近層瓦斯大量涌出走向高抽巷充分發(fā)揮作用的階段，初采期工作面推進工程中控制好推進速度。
[0020]由于高抽巷布置在約7-10倍采高的瓦斯涌出密集區(qū)，為解決工作面初采期的瓦斯涌出問題，工作面布置有后高抽巷，后高抽巷與高抽巷貫通，因此，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的傾斜角度α為35?40°，所述的傾斜角度β為40?50°。
[0021]由于采空區(qū)中部裂隙發(fā)育較好，低位高抽巷的傾斜布置能深入到巖層中部，更容易泄壓和抽排瓦斯，因此，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的傾斜角度β為60?65°。
[0022]由于低位傾斜高抽巷能深入到巖層中發(fā)育良好的裂隙，并且巷道與煤巖層接觸面積的增加，更容易泄壓和抽排瓦斯，因此，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的低位傾斜高抽巷(6)伸入開切巷(9)內(nèi)的距離L3S 40m左右，與煤層頂板垂直層間距約為H/2，巷道斷面積為2X2 m2。
[0023]由于在初采期的40m回采期間內(nèi)，堅硬頂板不易垮落，老頂和周期垮落步距較大，影響高抽巷瓦斯的抽采效果，工藝巷的布置和預(yù)裂爆破能縮短老頂和周期垮落步距，鄰近層瓦斯得到提前釋放，使得后高抽巷提前發(fā)揮作用對鄰近層瓦斯進行抽放，以減少了初采期鄰近層瓦斯向工作面的涌出量，因此，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的兩條工藝巷位置設(shè)置在內(nèi)錯尾巷距切巷約15m、30m處。
[0024]由于工作面推進太快是引起初采期工作面瓦斯超限的主要因素之一，在老頂垮落之前，控制工作面的推進速度可減少單位時間內(nèi)的瓦斯涌出量，因此，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的工作面推進速度在老頂垮落之前小于2m/天。
[0025]實施例:以山西石港煤業(yè)股份有限公司15109工作面為例對本發(fā)明進一步說明。
[0026]根據(jù)石港煤礦15109工作面實際情況布置采煤工作面及生產(chǎn)系統(tǒng)，工作面傾向長度L為140m ο
[0027]首先在15109回風(fēng)巷2內(nèi)側(cè)，沿煤層頂板布置一條內(nèi)錯尾巷3，與回風(fēng)巷2之間預(yù)留20m的保護煤柱；15109工作面進風(fēng)巷1、回風(fēng)巷2和內(nèi)錯尾巷3的瓦斯抽采鉆孔布置為一排，鉆孔施工方向與進風(fēng)巷I中心線垂直，由工作面煤幫開口，巷幫鉆孔間距l(xiāng)m，進風(fēng)巷I鉆孔數(shù)量1261個，回風(fēng)巷2鉆孔數(shù)量1224個，內(nèi)錯尾巷3鉆孔數(shù)量為468個，孔徑94mm，每個鉆孔工程量約為80m，鉆孔為順層鉆孔，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔角度，開孔位置離底板高度為lm。
[0028]根據(jù)煤層地質(zhì)情況，在距開采煤層頂板垂直距離40m，距回風(fēng)巷2水平距離35m處布置走向高抽巷4，垂直回風(fēng)巷傾斜角度37°向上掘出后偽高抽巷5，與走向高抽巷4貫通。
[0029]沿已經(jīng)掘好的后偽高抽巷5從回風(fēng)側(cè)往上，找到石灰?guī)r頂板泥巖的層位，沿與回風(fēng)巷水平夾角為60°的水平方向沿石灰?guī)r頂板掘進一條低位傾斜高抽巷6，伸入開切巷9內(nèi)40m左右，與煤層頂板垂直層間距約19m，巷道斷面為矩形，斷面積為2X2 Ilf。
[0030]掘完低位傾斜高抽巷后,在低位傾斜高抽巷6的巷道底板打兩排穿層鉆孔,連接瓦斯抽采管路，每排10個，鉆孔的橫向間距為lm，縱向間距為4m，鉆孔離巷道兩幫的距離為0.5m,鉆孔穿過灰?guī)rIm左右。
[0031]再在內(nèi)錯尾巷3中，距開切巷9約15m、30m處，往進風(fēng)巷I方向掘進兩條工藝巷8，方向與開切巷9平行,工藝巷8長度為100m,然后,在工藝巷8中布置鉆孔裝藥進行預(yù)裂爆破。
[0032]在初采期內(nèi)，控制好工作面推進速度，在老頂垮落之前，推進速度不超過2m/天。
[0033]隨著工作面推進，工藝巷布置、低位傾斜高抽巷及穿層鉆孔布置縮短堅硬頂板垮落步距，鄰近層卸壓瓦斯涌出，經(jīng)內(nèi)錯尾巷、后高抽巷、低位傾斜高抽巷和走向高抽巷抽放，有效對堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限進行排除、治理，保證工作面在初采期的安全生產(chǎn)。
[0034]本治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法是一種利用工藝巷8、組合走向高抽巷4卸壓并抽采初采期瓦斯，防治堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，可以綜合設(shè)計解決綜放面初采期瓦斯易超限問題；可以集中解決初采期內(nèi)堅硬頂板不垮落難題，并可以縮短直接頂和老頂垮落步距，再由內(nèi)錯尾巷和組合高抽巷抽放卸壓涌出的鄰近層瓦斯，有效避免了初采期高抽巷抽采效果差，鄰近層瓦斯涌入工作面造成瓦斯超限情況，為綜放面初采期的安全生產(chǎn)提供了保障。
【權(quán)利要求】
1.一種治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，采用“U+I”型通風(fēng)方式，其特征在于，包括在回風(fēng)巷(2)內(nèi)側(cè)布置內(nèi)錯尾巷(3)，并在進風(fēng)巷(I)、回風(fēng)巷(2)和內(nèi)錯尾巷(3)內(nèi)布置順層鉆孔抽采本煤層瓦斯，布置走向高抽巷(4)、后偽高抽巷(5)、低位傾斜高抽巷(6)抽采鄰近層瓦斯，并配合工藝巷(8)預(yù)裂爆破技術(shù)及合理的工作面推進速度綜合治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限問題，具體步驟如下: a.沿煤層頂板內(nèi)錯回風(fēng)巷(2)15?25m布置一條平行于回風(fēng)巷(2)的內(nèi)錯尾巷(3)； b.分別在工作面進風(fēng)巷(I)、回風(fēng)巷(2)和內(nèi)錯尾巷(3)中布置順層鉆孔，鉆孔施工方向與巷道中心線垂直，由工作面煤幫開口，根據(jù)工作面傾向長度設(shè)計鉆孔長度，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔角度，開孔位置離底板高度小于Im ； c.根據(jù)煤層地質(zhì)情況，確定裂隙帶高度，在距開采煤層頂板垂直距離H1、距回風(fēng)巷(2)水平距離L1處布置走向高抽巷(4)； d.沿與回風(fēng)巷(2)水平夾角β，垂直回風(fēng)巷(2)傾斜角度α向上掘出后偽高抽巷(5)，與走向高抽巷(4)貫通,掘進距離約為(Hl/ (sin α.cos β ))； e.沿已經(jīng)掘好的后偽高抽巷(5)從回風(fēng)側(cè)往上，找到石灰?guī)r頂板泥巖的層位，沿與回風(fēng)巷(2)水平夾角為Y的水平方向沿石灰?guī)r頂板掘進一條低位傾斜高抽巷(6)，伸入開切巷(9)內(nèi)部長度為L3 ； f.在低位傾斜高抽巷(6)的巷道底板打兩排穿層鉆孔(7)，鉆孔的橫向間距為0.5?1.5m,縱向間距為2?5m,鉆孔離巷道兩幫的距離為0.3?0.8m,鉆孔穿過灰?guī)r0.5?1.5m ； g.從內(nèi)錯尾巷往進風(fēng)巷(I)方向布置兩條工藝巷(8)，方向與開切巷(9)平行，工藝巷(8)長度為L2，如工作面傾向長度為L，則工藝巷(8)長度L2約為(L-L3)m; h.在工藝巷(8)中布置鉆孔裝藥進行預(yù)裂爆破； 1.在后偽高抽巷(5)和低位高抽巷(6)及鉆孔發(fā)揮作用階段，以及鄰近層瓦斯大量涌出走向高抽巷充分發(fā)揮作用的階段，初采期工作面推進工程中控制好工作面推進速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，其特征在于，所述的傾斜角度α為35?40°，所述的傾斜角度β為40?50°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，其特征在于，所述的傾斜角度β為60?65°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，其特征在于，所述的低位傾斜高抽巷(6)伸入開切巷(9)內(nèi)的距離L3為40m，與煤層頂板垂直層間距約為氏/2，巷道斷面為矩形，巷道斷面積為2X2 Hf。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，其特征在于，所述的兩條工藝巷(8)位置設(shè)置在內(nèi)錯尾巷(3)距切巷15m、30m處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理堅硬頂板綜放面初采期瓦斯超限的方法，其特征在于，所述的工作面推進速度在老頂垮落之前小于2m/天。
【文檔編號】E21F7/00GK104265353SQ201410373369
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】楊勝強, 焦?jié)h林, 胡新成, 楊相玉, 秦毅, 黃金, 宋萬新, 韓宗建 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)