CN103306713B - 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 - Google Patents
一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103306713B CN103306713B CN201310188024.XA CN201310188024A CN103306713B CN 103306713 B CN103306713 B CN 103306713B CN 201310188024 A CN201310188024 A CN 201310188024A CN 103306713 B CN103306713 B CN 103306713B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal seam
- drilling
- layer
- heading
- coal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 47
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000006855 networking Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims description 10
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法，尤其适用于高突煤层中预抽煤巷条带瓦斯的穿层钻孔的加固。该方法在煤层巷道开掘前30～60天，对预掘煤层巷道两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔停止瓦斯抽采，通过注浆泵间隔距离H1向停止瓦斯抽采的穿层钻孔内压注加固材料，浆液充填钻孔并向周围煤体内渗透，当钻孔内的加固材料凝固后，在煤层巷道两侧形成“强弱强”的结构体系，改善了高突煤层的强度和应力分布，有效消除了采掘过程中的危险性。本发明可使高突煤层巷道两帮变形量减少45～65%，加固工作量减少35%～50%，煤层巷道掘进速度提高40%～60%，具有极好的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法，尤其适用于高突煤层中预抽煤巷条带瓦斯的穿层钻孔的加固。
背景技术
在我国的煤炭开采工业中，随着开采深度的增加，地应力升高、瓦斯压力增大，高突煤层的瓦斯灾害日趋严重，预抽煤层瓦斯的区域性瓦斯治理方法得到了越来越广泛的应用。目前，国内煤矿企业多使用水力冲孔、水力割缝等卸压增透措施提高煤巷条带煤层瓦斯预抽效果，进而消除煤巷掘进区域的突出危险。然而高突煤层具有强度低、易破碎的特点，大量穿层钻孔预抽煤层瓦斯进一步降低了煤体强度，致使煤层内部应力分布不均，煤巷掘进过程中顶钻、响煤炮、煤壁片帮等动力现象频发，煤层巷道很难支护，严重制约了高突煤层的安全高效开采。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种简单宜行、行之有效的高突煤层穿层钻孔网络化加固方法，通过有选择地对高突煤层穿层钻孔进行加固，在煤体内形成网络式加固区域，使煤层巷道两侧形成“强弱强”结构体系，以此改善高突煤层的强度和应力分布，使采用大量穿层钻孔预抽后的煤层巷道更易支护。
技术方案：本发明的高突煤层穿层钻孔网络化加固方法，包括在煤层底板岩层内沿工作面走向布置底抽巷，在底抽巷内布置多个钻场，从底抽巷的每个钻场内向煤层方向施工穿层钻孔，直至穿层钻孔穿透煤层顶板大于0.5m为止，之后实施瓦斯抽采对煤层巷道控制范围进行消突；还包括如下步骤：
a、在煤层巷道开掘前30～60天，对预掘煤层巷道两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔停止瓦斯抽采，通过注浆泵间隔距离H1向停止瓦斯抽采的穿层钻孔内压注加固材料，对预掘煤层巷道两侧的煤体进行网络化加固；
b、继续对间隔未压注加固材料的穿层钻孔抽采瓦斯；
c、当煤层巷道两侧煤体加固的长度超过100m时，在煤层巷道开掘前1～3天，按《防治煤与瓦斯突出规定》对瓦斯抽采消突效果进行检验，检验合格后，按常规方法掘进煤层巷道，若检验不合格，则继续进行瓦斯抽采直至达标后再进行煤层巷道的掘进；
d、在掘进煤层巷道过程中，继续向预掘煤层巷道两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔内间隔压注加固材料，保证加固位置超前掘进头大于50m或超前掘进时间不小于28天。
所述对间隔压注加固材料的穿层钻孔之间的距离H1为5～20m。
所述的两帮向外延伸的距离H2为6～15m。
有益效果：本发明针对高突煤层穿层钻孔破坏煤体后煤层巷道掘进过程出现的动力现象频发、支护困难的问题，在底板岩巷穿层钻孔抽采瓦斯后，有选择地对钻孔间隔压注加固材料浆液，浆液充填钻孔并向周围煤体内渗透，形成网络化加固区域，增大煤体强度，使煤层巷道两侧形成“强弱强”结构体系，以此改善高突煤层的强度和应力分布，使采用大量穿层钻孔预抽后的煤层巷道更易支护，有效消除采掘过程中的危险性。本发明可使高突煤层巷道两帮变形量减少45～65%，加固工作量减少35%～50%，煤层巷道掘进速度提高40%～60%，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A－A剖面示意图；
图中：1-煤层顶板，2-煤层，3-煤层直接底，4-煤层巷道，5-底抽巷，6-穿层钻孔，7-钻孔加固区，H1-相邻加固钻孔之间的距离，H2-两帮向外延伸的距离。
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的描述：
如图1和图2所示，本发明的高突煤层穿层钻孔网络化加固方法：
首先在煤层2底板岩层内沿工作面走向布置底抽巷5，在底抽巷5内布置钻场，从底抽巷的每个钻场内向煤层2方向施工穿层钻孔6；
然后根据煤层2倾角和穿层钻孔6的抽采半径，确定穿层钻孔6的控制范围，其中倾斜、急倾斜煤层（倾角在25°至90°之间）的巷道上帮轮廓线外控制距离至少为20m，巷道下帮轮廓线外控制距离至少为10m，缓倾斜、近水平煤层（倾角在0°至25°之间）的巷道轮廓线外控制距离至少为15m；
从底抽巷5的每个钻场内向煤层2方向施工穿层钻孔6，直至穿过煤层顶板1长度不小于0.5m为止，之后按常规技术实施瓦斯抽采对煤层巷道4控制范围进行消突；根据煤层2的坚固性系数f，确定相邻加固钻孔之间的距离H1为5～20m，两帮向外延伸的距离H2为6～15m，其中坚固性系数f≥0.35时，相邻加固钻孔之间的距离H1不大于8倍的穿层钻孔6的抽采半径，两帮向外延伸的距离H2不大于10倍的穿层钻孔6的抽采半径，若坚固性系数f<0.35时，相邻加固钻孔之间的距离H1不大于6倍的穿层钻孔6的抽采半径，两帮向外延伸的距离H2不大于8倍的穿层钻孔6的抽采半径；
如煤层2的强度较高，坚固性系数f为0.47，穿层钻孔6的抽采半径为1.3m，则选择相邻加固钻孔之间的距离H1为7.8m（小于8倍的抽采半径），两帮向外延伸的距离H2为10.4m（小于10倍的抽采半径）；
如煤层2的强度较小，坚固性系数f为0.28，穿层钻孔6的抽采半径为1.5m，则选择相邻加固钻孔之间的距离H1为6m（小于6倍的抽采半径），两帮向外延伸的距离H2为9m（小于8倍的抽采半径）；
在煤层巷道4开掘前30～60天，对预掘煤层巷道4两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔6停止瓦斯抽采，通过注浆泵间隔距离H1向停止瓦斯抽采的穿层钻孔6内压注水泥基加固材料，对预掘煤层巷道4两侧的煤体进行网络化加固，浆液充填钻孔并向周围煤体内渗透，形成钻孔加固区7，同时继续对间隔未压注加固材料的穿层钻孔6抽采瓦斯；
当钻孔内的加固材料凝固后，煤层内钻孔加固区7间隔分布，在煤层巷道4两侧形成“强弱强”结构体系，有效改善了高突煤层的强度和应力分布。当煤层巷道4两侧煤体加固的长度超过100m时，在煤层巷道4开掘前1～3天，按《防治煤与瓦斯突出规定》对瓦斯抽采效果进行检验，检验合格后，按常规方法掘进煤层巷道4，若检验不合格，则继续进行瓦斯抽采直至达标后再进行煤层巷道4的掘进。在掘进煤层巷道4过程中，继续向预掘煤层巷道4两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔6内间隔压注水泥基加固材料，保证加固位置超前掘进头大于50m或超前掘进时间不小于28天。
Claims (1)
1.一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法，包括在煤层（2）底板岩层内沿工作面走向布置底抽巷（5），在底抽巷（5）内布置多个钻场，从底抽巷（5）的每个钻场内向煤层方向施工穿层钻孔（6），直至穿层钻孔（6）穿透煤层顶板大于0.5m为止，之后实施瓦斯抽采对煤层巷道（4）控制范围进行消突；其特征在于，还包括如下步骤：
a、根据煤层（2）倾角和穿层钻孔（6）的抽采半径，确定穿层钻孔（6）的控制范围，其中倾角在25o至90o之间的倾斜、急倾斜煤层，在巷道上帮轮廓线外控制距离至少为20m，巷道下帮轮廓线外控制距离至少为10m，倾角在0o至25o之间的缓倾斜、近水平煤层，在巷道轮廓线外控制距离至少为15m；在煤层巷道（4）开掘前30~60天，对预掘煤层巷道（4）两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔（6）停止瓦斯抽采，通过注浆泵间隔距离H1向停止瓦斯抽采的穿层钻孔（6）内压注加固材料，对预掘煤层巷道（4）两侧的煤体进行网络化加固，浆液充填钻孔并向周围煤体内渗透，形成钻孔加固区（7），对间隔压注加固材料的穿层钻孔之间的距离H1为5~20m；所述的两帮向外延伸的距离H2为6~15m；
b、继续对间隔未压注加固材料的穿层钻孔（6）抽采瓦斯；
c、当钻孔内的加固材料凝固后，煤层内钻孔加固区（7）间隔分布，在煤层巷道（4）两侧形成“强弱强”结构体系，有效改善了高突煤层的强度和应力分布；当煤层巷道（4）两侧煤体加固的长度超过100m时，在煤层巷道（4）开掘前1~3天，按《防治煤与瓦斯突出规定》对瓦斯抽采消突效果进行检验，检验合格后，按常规方法掘进煤层巷道（4），若检验不合格，则继续进行瓦斯抽采直至达标后再进行煤层巷道（4）的掘进；
d、在掘进煤层巷道（4）过程中，继续向预掘煤层巷道（4）两帮向外延伸距离为H2的穿层钻孔（6）内间隔压注加固材料，保证加固位置超前掘进头大于50m或超前掘进时间不小于28天。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310188024.XA CN103306713B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
| PCT/CN2014/071554 WO2014187171A1 (zh) | 2013-05-20 | 2014-01-27 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310188024.XA CN103306713B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103306713A CN103306713A (zh) | 2013-09-18 |
| CN103306713B true CN103306713B (zh) | 2015-12-09 |
Family
ID=49132388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310188024.XA Active CN103306713B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103306713B (zh) |
| WO (1) | WO2014187171A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103306713B (zh) * | 2013-05-20 | 2015-12-09 | 中国矿业大学 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
| CN105113979B (zh) * | 2015-07-30 | 2017-06-23 | 山东科技大学 | 一种区域加固钻孔布孔及成孔方法 |
| CN105275435B (zh) * | 2015-11-24 | 2017-07-11 | 中国矿业大学 | 一种精确延时预裂爆破强化抽采煤层瓦斯的方法 |
| CN106014473B (zh) * | 2016-02-03 | 2018-01-09 | 中国矿业大学(北京) | 一种交叉钻孔约束爆破网络增透瓦斯抽放方法 |
| CN106894837B (zh) * | 2017-03-20 | 2018-09-25 | 中国矿业大学 | 一种递进掩护式瓦斯卸压抽采方法 |
| CN107121036A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-01 | 刘冲 | 底抽巷回风联巷深孔爆破方法 |
| CN107654248A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-02 | 河南理工大学 | 底板巷道主动防突方法与结构 |
| CN108194126A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-22 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 高位钻孔瓦斯通道变压疏通方法 |
| CN108590739B (zh) * | 2018-04-11 | 2019-10-29 | 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 | 一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法 |
| CN112664259A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 中国矿业大学 | 高突煤层三位一体综合防突的方法 |
| CN114776302B (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-02 | 北京科技大学 | 一种阻断水体下构造发育型破碎矿体向上抽冒的方法 |
| CN115163026B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-08-01 | 河南理工大学 | 一种远距离煤层下保护层穿层钻孔布置方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4687060A (en) * | 1986-06-13 | 1987-08-18 | Methane Drainage Ventures | Production and grout liner for methane drainage in subterranean boreholes and method |
| CN100535395C (zh) * | 2007-04-06 | 2009-09-02 | 中国矿业大学 | 网格式穿层钻孔孔群增透瓦斯抽采方法 |
| CN101382073A (zh) * | 2007-09-29 | 2009-03-11 | 永城煤电集团有限责任公司 | “三软”低透气性高瓦斯煤层快速掘进方法 |
| CN101598030B (zh) * | 2009-07-14 | 2012-02-01 | 中国矿业大学 | 突出危险煤层石门快速揭煤方法 |
| CN102168560A (zh) * | 2011-03-10 | 2011-08-31 | 贵州铸安矿山科技股份有限公司 | 置换式石门揭煤方法 |
| CN102434194B (zh) * | 2011-09-30 | 2015-03-11 | 神华集团有限责任公司 | 形成在煤层中的瓦斯抽放钻孔结构及其制作方法 |
| CN102409997A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-04-11 | 中国矿业大学 | 竖井揭煤与瓦斯突出煤层帷幕注浆防突方法 |
| CN102644476B (zh) * | 2012-05-10 | 2014-06-18 | 中国矿业大学 | 保护层机巷高位钻场穿层钻孔抽采被保护层瓦斯的方法 |
| CN102900460B (zh) * | 2012-11-06 | 2014-10-29 | 中国矿业大学 | 松软高突煤层穿层割缝卸压增透及快速掘进方法 |
| CN103306713B (zh) * | 2013-05-20 | 2015-12-09 | 中国矿业大学 | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 |
-
2013
- 2013-05-20 CN CN201310188024.XA patent/CN103306713B/zh active Active
-
2014
- 2014-01-27 WO PCT/CN2014/071554 patent/WO2014187171A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014187171A1 (zh) | 2014-11-27 |
| CN103306713A (zh) | 2013-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103306713B (zh) | 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法 | |
| CN103306683B (zh) | 一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法 | |
| CN102493822B (zh) | 一种通过富水断层影响带的隧道的帷幕注浆施工方法 | |
| CN110242301A (zh) | 一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法 | |
| CN103334770B (zh) | 一种长大反坡隧道超高水压富水破碎带施工方法 | |
| CN102661172B (zh) | 一种深埋隧道超前降水方法 | |
| CN101144384B (zh) | 隧道工程非爆破弱扰动开挖施工方法 | |
| CN103821538B (zh) | J型水平羽翼分支孔地面预注浆方法 | |
| CN105350519A (zh) | 一种适用于砂土层浅埋隧道超前预注浆装置及施工工艺 | |
| CN103628894B (zh) | 一种基于变角伞状超前注浆的富水断层破碎带垮塌巷道巷修方法 | |
| CN106049532B (zh) | 一种综合管廊明挖施工支挡装置及其施工方法 | |
| CN107448214B (zh) | 大型地质构造裂隙煤岩体超深孔高压两巷预注浆方法 | |
| CN104912101B (zh) | 一种综合管廊的掘进拼装结构及其施工方法 | |
| CN107605498A (zh) | 富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构施工方法 | |
| CN107762533A (zh) | 一种高压富水软弱围岩山岭隧道的超前预注浆方法 | |
| CN103114857A (zh) | 一种盾构隧道施工方法 | |
| CN107133381B (zh) | 一种巷道支护用锚杆的长度确定方法 | |
| CN103835729A (zh) | 深部长距离巷道围岩地面预注浆加固工艺 | |
| CN204253056U (zh) | 一种盾构机进出洞洞口加固结构 | |
| CN102278130A (zh) | 隧道高压富水溶腔加筋注浆工艺方法 | |
| CN205260041U (zh) | 一种水平旋喷冻结法支护结构 | |
| CN107178374B (zh) | 双护盾全断面岩石隧道掘进机的辅助支撑结构和前盾组件 | |
| CN103114599A (zh) | 深基坑封闭降水装置及其施工方法 | |
| CN110529151A (zh) | 一种综掘工作面分级分区综合加固过陷落柱方法 | |
| CN102966359A (zh) | 工作面过风氧化带区顶板控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |