CN102226413B - 瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法 - Google Patents
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Abstract
一种瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，在瓦斯排放巷尾部掘进一条与采区轨道大巷相平行的采区回风巷，在瓦斯排放巷沿煤层顶板间隔布置钻场；在每个钻场内中上部向采空区方向分别施工倾角不同、长度不同的多个高位钻孔和一个低位孔，每一个钻场内的钻孔施工完成后，安装抽采管，并进行封孔，通过上下汇流管将每个钻场内的钻孔连入瓦斯排放巷的抽采管路进行抽采，实现了高瓦斯煤层群的安全生产，该方法安全可靠，可有效拦截上邻近层的卸压瓦斯，有效控制回采工作面瓦斯涌出，降低上隅角瓦斯浓度，保证回采工作面的安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，尤其是一种适用于煤层赋存比较稳定、年产量100～300万吨、瓦斯涌出量达50～250m3/min的高瓦斯工作面的区域性瓦斯抽采。
背景技术
随着矿井煤层逐渐向深部开采，煤层瓦斯压力和瓦斯含量越来越大，加之综合机械化放顶煤开采技术的普遍应用，使工作面绝对瓦斯涌出量成倍增加，给工作面瓦斯治理带来极大的压力；工作面推进速度的加快使采空区残存大量放顶落煤涌出的瓦斯，给工作面上隅角经常发生瓦斯超限，成为威胁回采工作面安全生产的极大隐患。
为解决高瓦斯工作面的瓦斯问题，技术人员提出了“二进一回”、“二进二回”及“三进二回”等以风排为主的瓦斯治理方法。“二进一回”通风方式，即运输巷和材料巷进风，两路风流在工作面上隅角混合后，经采空区人工假巷、排瓦斯联络巷、尾巷进入采区回风大巷，为了调节尾巷会风流中的瓦斯浓度，通常采用局部通风机向尾巷供风。但此类通风方式存在以下问题：①工作面回风流经过采空区，随工作面的推进，采空区通风阻力变化较大，违反《煤矿安全规程》（下称《规程》）关于采掘工作面进风和回风不得经过采空区的规定；②回采工作面顶板垮落使尾巷的通风阻力变化较大，通风风量不稳定，瓦斯浓度变化较大，通常需采用局部通风机供风，其可靠性难于保证；③尾巷内要经常进行打开、封闭排瓦斯联络巷和钻孔施工等作业，违反《规程》关于排瓦斯尾巷内不得进行生产作业和设置电气设备的规定；④该方式是以“通风为主、抽采为辅”的瓦斯治理方法，主要采用通风方法解决工作面的瓦斯涌出，不符合当前区域瓦斯治理技术的发展趋势。
受工作面采动的影响，工作面围岩卸压，回采层、上下邻近煤层及围岩中的瓦斯大量解吸，在自身升浮力的作用下逐渐向冒落带上部及裂隙带运移，从而在裂隙带聚集大量较高浓度瓦斯。为此，人们在开采层上方8～10倍层间距的工作面中部施工走向高抽巷，抽采裂隙带中部的卸压瓦斯。此方法仅能拦截工作面采场中上部的卸压瓦斯向采场的涌出，解决部分回采工作面的瓦斯涌出。但在回采初期，高抽巷发挥作用前，工作面瓦斯涌出无法解决，且高抽巷施工工作量较大，回采准备时间较长。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、减小瓦斯治理的工程量、可有效控制回采工作面瓦斯涌出的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法。
技术方案：本发明的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，包括以下步骤：
a.在工作面回风巷的外侧从采区轨道大巷掘进一条与工作面回风巷相平行的瓦斯排放巷，瓦斯排放巷的横截面积为5～8m2；
b.在瓦斯排放巷尾部掘进一条与采区轨道大巷相平行的采区回风巷，使采区轨道大巷的进风从瓦斯排放巷进入沿采区回风巷流向矿井总回风系统；
c.在瓦斯排放巷沿煤层顶板每隔10～30m布置一个钻场；
d．在每个钻场内中上部向采空区方向分别施工倾角不同、长度不同的多个高位钻孔和一个低位孔，低位孔的终孔位置距煤层顶板的垂距H1为8～10m、距工作面回风巷内侧的水平距离L1为10m；多个高位钻孔的终孔之间的垂距H2为10m，长度最短的高位钻孔的终孔位置距煤层顶板的垂距H3为煤层开采厚度的8～10倍、距工作面回风巷内侧的水平距离L2为30m；
e．每一个钻场内的钻孔施工完成后，先在各钻孔孔口内安放长度不小于5m的护孔管，之后安装抽采管，并进行封孔，封孔长度不小于10m；
f．通过上下汇流管将每个钻场内的钻孔连入瓦斯排放巷的抽采管路，高位钻孔并入上汇流管，低位钻孔并入下汇流管分别进行抽采。
所述的瓦斯排放巷与工作面回风巷的距离为15～30m；所述的低位钻孔的抽采负压不低于15KPa，高位钻孔的抽采负压不低于20KPa；所述的瓦斯排放巷为上邻近回采工作面的进风巷。
有益效果：由于采用了上述技术方案，可以有效拦截上邻近层的卸压瓦斯，有效控制工作面瓦斯涌出，降低上隅角瓦斯浓度，保证回采工作面的安全生产，瓦斯排放巷还可作为上邻近回采工作面的进风巷。按照工作面回采时保证6组钻孔的有效抽采，单个低位孔抽采量可达2.0m3/min，则6组低位钻孔的抽采量可达12m3/min，解决了工作面瓦斯涌出量的50%以上，多个高位孔抽采量可达10m3/min，且高位钻孔抽采有效时间较长，在独立通风的瓦斯排放巷进行钻孔施工和瓦斯抽采，以“抽采为主，回风为辅”的原则治理工作面瓦斯，安全可靠，工作面日产量可达8000～10000t。可有效拦截上邻近层的卸压瓦斯，有效控制回采工作面瓦斯涌出，降低上隅角瓦斯浓度，保证回采工作面的安全生产。
附图说明
图1是本发明的瓦斯排放巷顶板钻场和钻孔平面示意图；
图2是本发明的瓦斯排放巷顶板钻场沿工作面走向剖面图；
图3是本发明的瓦斯排放巷顶板钻场沿工作面倾向剖面图。
图中：1-工作面进风巷；2-工作面回风巷；3-采区轨道大巷；4-采区回风巷；5-回采工作面；6-采空区；7-瓦斯排放巷；8-抽采管路；9-高位钻孔；10-低位钻孔；11-钻场。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：
如图1所示，本发明的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，依据煤层地质勘探信息，首先在与工作面进风巷1相平行的工作面回风巷2的外侧，从采区轨道大巷3掘进一条与工作面回风巷2相平行的瓦斯排放巷7，瓦斯排放巷7可作为上邻近回采工作面的进风巷，瓦斯排放巷7的横截面积为5～8m2；瓦斯排放巷7与工作面回风巷2的距离为15～30m。然后在瓦斯排放巷7尾部、工作面保护煤柱内掘进一条与采区轨道大巷3相平行的采区回风巷4，使采区轨道大巷3的进风从瓦斯排放巷7进入沿采区回风巷4流向矿井总回风系统；之后在瓦斯排放巷7内沿煤层顶板每隔10～30m布置一个钻场11；在每个钻场11内中上部向采空区6方向分别施工倾角不同、长度不同的多个高位钻孔9和一个低位孔10，低位钻孔10的抽采负压不低于15KPa；高位钻孔9的抽采负压不低于20KPa。如图3、图2所示，低位孔10的终孔位置距煤层顶板的垂距H1为8～10m、距工作面回风巷2内侧的水平距离L1为10m；多个高位钻孔9的终孔之间的垂距H2为10m，长度最短的高位钻孔9的终孔位置距煤层顶板的垂距H3为煤层开采厚度的8～10倍、距工作面回风巷2内侧的水平距离L2为30m；各钻场内的钻孔平行布置，钻孔直径不小于90mm；钻孔从回采工作面5的开切眼侧开始施工，钻场间距在距开切眼60m范围内取15m；每一个钻场11内的钻孔施工完成后，先在各钻孔孔口内安放长度不小于5m、直径90mm的护孔管，之后安装4吋镀锌抽采管，并用水泥砂浆进行封孔，封孔长度不小于10m；通过上下汇流管将每个钻场11内的钻孔连入瓦斯排放巷7的抽采管路8，高位钻孔9并入上汇流管，低位钻孔10并入下汇流管，低位钻孔10通过下汇流管连入移动抽采系统，抽采负压不低于15KPa，抽采的瓦斯排入矿井总回风系统；各高位钻孔9通过上汇流管连入矿井永久抽放系统，抽采负压不低于20KPa；随着回采工作面5的不断推进，低位钻孔10抽采浓度逐步下降时，调节各钻场的瓦斯抽采阻力，确保回采工作面5后侧40m范围内所有钻场的低位孔10的瓦斯抽采；高位钻孔9受回采工作面5的采动影响较小，可持续有效抽采直至工作面5回采完毕。
Claims (1)
1.一种瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，其特征在于包括如下步骤：
a.在工作面回风巷（2）的外侧从采区轨道大巷（3）掘进一条与工作面回风巷（2）相平行的瓦斯排放巷（7），瓦斯排放巷（7）的横截面积为5～8m2；
b.在瓦斯排放巷（7）尾部掘进一条与采区轨道大巷（3）相平行的采区回风巷（4），使采区轨道大巷（3）的进风从瓦斯排放巷（7）进入沿采区回风巷（4）流向矿井总回风系统；
c.在瓦斯排放巷（7）沿煤层顶板每隔10～30m布置一个钻场（11）；
d．在每个钻场（11）内中上部向采空区（6）方向分别施工倾角不同、长度不同的多个高位钻孔（9）和一个低位钻孔（10），低位钻孔（10）的终孔位置距煤层顶板的垂距H1为8～10m、距工作面回风巷（2）内侧的水平距离L1为10m；多个高位钻孔（9）的终孔之间的垂距H2为10m，长度最短的高位钻孔（9）的终孔位置距煤层顶板的垂距H3为煤层开采厚度的8～10倍、距工作面回风巷（2）内侧的水平距离L2为30m；
e．每一个钻场（11）内的钻孔施工完成后，先在各钻孔孔口内安放长度不小于5m的护孔管，之后安装抽采管，并进行封孔，封孔长度不小于10m；
f．通过上下汇流管将每个钻场（11）内的钻孔连入瓦斯排放巷（7）的抽采管路（8），高位钻孔（9）并入上汇流管，低位钻孔（10）并入下汇流管分别进行抽采。
2. 根据权利要求1所述的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，其特征在于：所述的瓦斯排放巷（7）与工作面回风巷（2）的距离为15～30m。
3. 根据权利要求1所述的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，其特征在于：所述的低位钻孔（10）的抽采负压不低于15KPa；高位钻孔（9）的抽采负压不低于20KPa。
4. 据权利要求1所述的瓦斯排放巷穿层钻孔区域瓦斯抽采方法，其特征在于：所述的瓦斯排放巷（7）为上邻近回采工作面的进风巷。
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