CN101251028A - 高瓦斯煤层群开采沿空留巷y型通风卸压瓦斯抽采方法 - Google Patents
高瓦斯煤层群开采沿空留巷y型通风卸压瓦斯抽采方法 Download PDFInfo
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Abstract
高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是在高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷采空区顶板卸压区和底板卸压区,对于来自邻近卸压层通过采空区顶板煤岩层和底板煤岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到顶板卸压裂隙圈和底板卸压裂隙圈内的解吸游离瓦斯,在沿空留巷内由分别布置在顶板卸压裂隙圈中的上向抽采瓦斯钻孔和布置在底部卸压裂隙圈中的下向抽采瓦斯钻孔进行抽采。本发明从根本上解决高瓦斯低透气性煤层群抽采率低的问题,同时解决高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面上隅角和回风巷风流瓦斯超限问题,实现了高浓度瓦斯的抽采利用、实现高瓦斯煤层群的无煤柱、高效及安全开采。
Description
技术领域:
本发明涉及煤矿安全生产的方法,更具体地说是一种高瓦斯煤层群保护层采煤工作面采空区及顶底板覆岩煤层的卸压瓦斯抽采方法。
背景技术:
安徽淮南矿区地处华东腹地,是我国重要的煤能源基地。已探明的煤层均为松软低透气性高瓦斯煤层,瓦斯蕴藏量达5928亿m3。矿区内煤炭资源丰富,可采煤层层数多,煤层富含瓦斯、煤层透气性差;随着向深部开采,瓦斯治理的难度越来越大。据统计,煤层群开采首采层采煤工作面采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的60%以上。采空区瓦斯涌出量绝大部分来自于顶底板卸压煤层释放的瓦斯。为了解决工作面回采时风排瓦斯量,1998年以来淮南矿区研究并实施了走向顶板高位抽放技术,大大降低了采煤工作面瓦斯威胁,但走向高抽巷或长钻孔工程量大,成本高,前期准备工作量大;走向高位抽放有效区域受顶板覆岩层结构和关键层位置影响大,合理抽放的区域变化大,层位难以控制,抽放瓦斯效果难以得到充分的保证。下部卸压邻近煤层的瓦斯一般通过该煤层底板岩石巷施工上向穿层钻孔进行抽采,岩巷和钻孔施工的工程量大。同时,传统的U型通风方式,由于采空区漏风携带采空区高浓度瓦斯汇集至工作面上隅角并由风流排出,无论采用高位钻孔、埋管抽放,还是利用高抽巷,都不能从根本上解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题,影响采煤工作面的安全和高效生产。
在申请号为200710024859.6的发明专利申请中,发明人提出了一种“沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法”的技术方案,该技术方案通过沿空留巷Y型通风在采空区内形成高浓度瓦斯源,倾向抽采瓦斯钻孔布置在沿空留巷形成的聚集瓦斯的采动裂隙“带状裂隙区”,在瓦斯抽采泵负压的作用下,覆岩卸压瓦斯和采空区高浓度瓦斯被抽出,解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题,解决回风流瓦斯超限问题。但是,对于富含瓦斯煤层群开采的保护层工作面,虽然上部邻近煤层瓦斯通过“沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法”予以解决,若下部邻近煤层也富含瓦斯,则下部卸压煤层解吸瓦斯通过底板岩层移动离层裂隙涌入保护层生产工作面采空区,造成采空区瓦斯涌出量大大增加,增加了采煤工作面的瓦斯治理难度,有可能造成回风流瓦斯超限,存在安全威胁。目前,对于下部邻近高瓦斯煤层的瓦斯抽采基本上是采用在下邻近层底板布置走向岩石巷道,在底板巷中每间隔一定距离设置钻场,在钻场中成组布置上向穿层抽采瓦斯钻孔进行瓦斯抽采。这种布置方式存在的问题是:一是需在下部邻近煤层底板布置岩石巷,底板岩石巷的长度与工作面的走向长度基本相当,岩巷工作量大,在采掘接替紧张的情况下,根本就没有时间布置底板岩石巷。因此,也就无法施工钻孔抽采下部邻近煤层瓦斯。二是在已施工下部邻近煤层底板岩石巷的情况下,一般是在底板巷中预先施工穿层抽采瓦斯钻孔,由于低透气性原始煤层钻孔抽采瓦斯的有效范围小,预抽率低;同时,低透气煤层都较松软,钻孔极易塌孔,抽采钻孔的成孔率低,抽采瓦斯效果差。因此,对下部富含瓦斯煤层的保护层工作面,保护层工作面回采时的瓦斯问题一直没有得到根本解决。
发明内容:
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种工程量小、能实现高瓦斯低透气性煤层高浓度瓦斯抽采利用的卸压抽采方法,同时能够解决高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷Y型通风工作面上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题,能够解决回风流瓦斯超限问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
本发明高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法的特点是在高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷采空区顶板卸压区和底板卸压区,对于来自邻近卸压层通过采空区顶板煤岩层和底板煤岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到顶板卸压裂隙圈和底板卸压裂隙圈内的解吸游离瓦斯,在沿空留巷内由分别布置在顶板卸压裂隙圈中的上向抽采瓦斯钻孔和布置在底部卸压裂隙圈中的下向抽采瓦斯钻孔进行抽采,所述顶板卸压裂隙区位于Y型通风工作面沿空留巷的顶板冒落带以上的采动影响裂隙带内和卸压弯曲下沉带煤层中,所述底板卸压裂隙圈位于Y型通风工作面沿空留巷的底板岩层移动离层裂隙带内。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1、本发明是在申请号为200710024859.6、名称为“沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法”的发明专利基础上,充分利用煤层群开采保护层工作面沿空留巷的条件,在沿空留巷内增加设置下向抽采瓦斯钻孔,下向抽采瓦斯钻孔设置在保护层工作面采动卸压区内,实现采动卸压下部邻近富含瓦斯煤层高效抽采,以下向抽采钻孔替代底板岩石巷及在该巷中布置的上向穿层钻孔,工程量大大减少。
2、本发明高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,实现无煤柱开采,没有煤柱影响区的应力集中,消除被保护突出煤层应力集中区煤与瓦斯突出危险威胁。在留巷回风巷内优化布置近距离被保护突出煤层卸压瓦斯钻孔,可替代高、底抽巷,工程量大大降低。
3、本发明通过高瓦斯煤层群首采层工作面沿空留巷Y型通风方式,在工作面采空区顶底板卸压裂隙区形成高浓度瓦斯源,倾向抽采瓦斯钻孔布置在沿空留巷形成的聚集瓦斯的采动裂隙“带状裂隙区”,在瓦斯抽采泵负压的作用下,大量的覆岩卸压瓦斯和采空区高浓度瓦斯被抽出,根本上解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题,有效地解决回风流瓦斯超限问题,实现低透气高瓦斯煤层卸压高浓度瓦斯抽采利用,保证了矿井的安全生产。本发明的方法,可抽采的瓦斯浓度达40-90%。
4、本发明抽采瓦斯钻孔设置为倾向钻孔,上向倾向抽采钻孔依次贯穿采动覆岩冒落带、裂隙带至弯曲沉降带,解决顶板走向抽采瓦斯钻孔布置层位受煤系地层覆岩结构影响需准确研究确定和有效抽采长度短的问题,抽放瓦斯效果得到保证。上向倾向抽采瓦斯钻孔抽采瓦斯较顶板走向高位钻孔或高抽巷抽采工程量小;下向倾向抽采钻孔替代底板岩石巷及在该巷中布置的上向穿层钻孔进行抽采,工程量大大减少。
5、本发明通过高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,机电设备和机械等产生的热量,通过进风流带入沿空巷道进入到专用回风巷,采空区内的热量通过沿空巷道直接进入专用回风巷,工作人员全部位于进风流,作业环境显著改善。
6、本发明方法工艺简单,存在明显的技术优势和推广应用前景。
图面说明:
图1为本发明高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法抽采瓦斯原理图。
图2示出高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法钻孔布置图。
以下通过具体实施方式,结合附图对本发明作进一步说明:
具体实施方式
参见图1,图2,在高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷采空区顶板卸压区和底板卸压区,对于来自邻近卸压层通过采空区顶板煤岩层和底板煤岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到顶板卸压裂隙圈和底板卸压裂隙圈内的解吸游离瓦斯,在沿空留巷内由分别布置在顶板卸压裂隙圈中的上向抽采瓦斯钻孔6和布置在底部卸压裂隙圈中的下向抽采瓦斯钻孔10进行抽采,顶板卸压裂隙区位于Y型通风工作面沿空留巷的顶板冒落带以上的采动影响裂隙带内和卸压弯曲下沉带煤层中,底板卸压裂隙圈位于Y型通风工作面沿空留巷的底板岩层移动离层裂隙带内。
具体实施中,相应的实施措施包括:
建立首采煤层采煤工作面沿空留巷Y型工作面通风系统,通风系统的建立是在高瓦斯煤层群首采煤层开采后,将工作面的上巷采空区侧通过支护形成沿空留巷,作为采煤工作面回风巷,以工作面机巷和材料巷作为进风巷,并以工作面机巷作为主进风巷,进风量占工作面总进风量的2/3至3/4,以材料巷作为辅助进风巷,进风量为工作面总进风量的1/4至1/3,工作面回风由沿空留巷经边界回风巷或回风石门流出。
图2所示在沿空留巷中设置抽采瓦斯管道,上向抽采瓦斯钻孔6和下向抽采瓦斯钻孔10与抽采瓦斯管道5形成连通,汇集在采动卸压煤层和裂隙圈内的解吸游离瓦斯分别通过上向抽采瓦斯钻孔6和下向抽采瓦斯钻孔10、并通过抽采瓦斯管5进入矿井瓦斯抽采系统。
具体实施中,上向抽采瓦斯钻孔6和下向抽采瓦斯钻孔10均为倾向钻孔,其倾角小于采动卸压角;对于缓倾斜煤层,上向抽采瓦斯钻孔6的倾角不大于75°;对于急倾斜煤层,上向抽采瓦斯钻孔4的倾角不大于80°。
具体实施方式可以是:上向抽采瓦斯钻孔6的倾角设置为50°~65°;下向抽采瓦斯钻孔的倾角设置为-50°~-80°。
上向抽采瓦斯钻孔6和下向抽采瓦斯钻孔10的施工时间在采煤工作面采后20m以后,各倾钻孔直径不小于90mm,倾向钻孔成组设置,每组数量不少于两只,倾向钻孔偏向工作面的角度60~90°,倾向钻孔组间间距为20~25m。
在倾向钻孔的孔口端下有套管,上向抽采钻孔6的孔口封孔长度在开采煤层顶板法向上大于采动规则冒落带的高度,且抽采钻孔法向封孔深度不小于5倍采高;下向抽采钻孔10的孔口封孔长度不小于15m。
对于保护层开采工作面,由沿空留巷中施工的上向抽采瓦斯钻孔6直接穿过上保护层,下向抽采瓦斯钻孔10直接穿过下保护层。
Claims (8)
1、高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是在高瓦斯煤层群首采煤层采煤工作面沿空留巷采空区顶板卸压区和底板卸压区,对于来自邻近卸压层通过采空区顶板煤岩层和底板煤岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到顶板卸压裂隙圈和底板卸压裂隙圈内的解吸游离瓦斯,在沿空留巷内由分别布置在顶板卸压裂隙圈中的上向抽采瓦斯钻孔(6)和布置在底部卸压裂隙圈中的下向抽采瓦斯钻孔(10)进行抽采,所述顶板卸压裂隙区位于Y型通风工作面沿空留巷的顶板冒落带以上的采动影响裂隙带内和卸压弯曲下沉带煤层中,所述底板卸压裂隙圈位于Y型通风工作面沿空留巷的底板岩层移动离层裂隙带内。
2、根据权利要求1所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是建立首采煤层采煤工作面沿空留巷Y型工作面通风系统,所述通风系统的建立是在高瓦斯煤层群首采煤层开采后,将工作面(4)的上巷采空区侧通过支护(3)形成沿空留巷(7),作为采煤工作面回风巷,以工作面机巷(1)和材料巷(2)作为进风巷,并以工作面机巷(1)作为主进风巷,进风量占工作面总进风量的2/3至3/4,以材料巷(2)作为辅助进风巷,进风量为工作面总进风量的1/4至1/3,工作面回风由沿空留巷(7)经边界回风巷(8)或回风石门流出。
3、根据权利要求2所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是在沿空留巷(7)中设置抽采瓦斯管道(5),上向抽采瓦斯钻孔(6)和下向抽采瓦斯钻孔(10)与抽采瓦斯管道(5)形成连通,所述汇集在采动卸压煤层和裂隙圈内的解吸游离瓦斯分别通过上向抽采瓦斯钻孔(6)和下向抽采瓦斯钻孔(10)、并通过抽采瓦斯管(5)进入矿井瓦斯抽采系统。
4、根据权利要求1所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是所述上向抽采瓦斯钻孔(6)和下向抽采瓦斯钻孔(10)均为倾向钻孔,其倾角小于采动卸压角;对于缓倾斜煤层,所述上向抽采瓦斯钻孔(6)的倾角不大于75°;对于急倾斜煤层,所述上向抽采瓦斯钻孔(4)的倾角不大于80°。
5、根据权利要求4所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是所述上向抽采瓦斯钻孔(4)的倾角为50°~65°;所述下向抽采瓦斯钻孔的倾角为-50°~-80°。
6、根据权利要求4所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是所述上向抽采瓦斯钻孔(6)和下向抽采瓦斯钻孔(10)的施工时间在采煤工作面采后20m以后,各倾钻孔直径不小于90mm,倾向钻孔成组设置,每组数量不少于两只,倾向钻孔偏向工作面的角度60~90°,倾向钻孔组间间距为20~25m。
7、根据权利要求4所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是所述倾向钻孔的孔口端下有套管,上向抽采钻孔(6)的孔口封孔长度在开采煤层顶板法向上大于采动规则冒落带的高度,且抽采钻孔法向封孔深度不小于5倍采高;下向抽采钻孔(10)的孔口封孔长度不小于15m。
8、根据权利要求1所述的高瓦斯煤层群开采沿空留巷Y型通风卸压瓦斯抽采方法,其特征是对于保护层开采工作面,由沿空留巷中施工的上向抽采瓦斯钻孔(6)直接穿过上保护层,下向抽采瓦斯钻孔(10)直接穿过下保护层。
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