CN104863629A - 一种利用复合钻孔抽覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，属于煤矿灾害防治方法。在与回采工作面相邻的准备工作面的运输巷设置钻场，预先向回采工作面采空区上方覆岩下即将生成离层的部位避开冒落带施工复合钻孔，该复合钻孔由内套的瓦斯抽采管和排水-注浆管组成，在离层生成后，按以下阶段进行煤矿灾害防治：首先，利用复合钻孔抽排离层中的水；其次，在离层水排空后，离层中会聚集起瓦斯气体，利用原来的复合钻孔抽采离层瓦斯；最后，在离层中水和瓦斯抽排完成后，再次通过原来的复合钻孔向离层中注入水泥浆。此方法可利用复合钻孔解决矿井突水、瓦斯突出(或喷出)、冲击地压以及地表沉陷等矿井灾害，离层区水和瓦斯抽采率高，注浆效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿灾害防治方法，尤其是一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法。
背景技术
当煤层被厚硬岩层覆盖时，由于煤系地层与覆岩在地质结构、强度、变形性能方面存在明显差异，在煤层开采中，回采工作面采空区上方厚硬覆岩下会产生明显离层，并容易被地下水和瓦斯充填，形成封闭的离层水体、离层瓦斯或离层水-瓦斯混合体。同时，随着开采面积的增大，厚硬覆岩会发生失稳破断，往往形成冲击地压并导致地表沉陷。同时，岩体破断形成的冲击波会作用于下部离层空间，使离层区在瞬间产生较高的水(瓦斯)压力，突破隔水(瓦斯)岩层，产生瞬间突水或瓦斯突出(或喷出)，此种类型矿井突水和瓦斯突出(或喷出)发展迅猛、无前兆，易造成重大安全事故。
我国大部分矿区煤层覆岩中均存在厚硬岩层，其下部煤层瓦斯随着开采深度的增加也逐渐增大，厚硬岩层下高瓦斯煤层的开采过程中离层导致的矿井突水、瓦斯突出(或喷出)、冲击地压以及地表沉陷等问题越来越严重，需要开展相应的灾害防治工作。目前部分矿井采用钻孔单一的抽采离层瓦斯、排水或者注浆，钻孔利用率不高，造成了工程浪费；现有的钻孔通常是从回采工作面下方的底抽巷或回采工作面两侧的巷道向采空区上方覆岩下离层空间内施工，这样钻孔不可避免的要穿过采空区上方的冒落带，钻孔易塌陷，维护起来比较困难，不仅工作量大而且成本颇高。
发明内容
技术问题：本发明的目是克服现有技术中的不足之处，提供了一种水和瓦斯抽采率高、注浆效果好、节约工程成本的利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法。
技术方案：本发明的利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，包括如下步骤：
a.在与回采工作面相邻的准备工作面的运输巷内设置钻场，预先向回采工作面的采空区上方覆岩下即将生成离层的部位，避开冒落带施工复合钻孔；
b.在复合钻孔内全程安装钢套管，然后在钢套管内安装用于抽采离层中的瓦斯抽采管，并安装用于抽排离层中的水及向离层中注入高压水泥浆的排水-注浆管；
c.当离层生成后，先利用设在复合钻孔内的注入高压水泥浆的排水-注浆管抽排离层中的水，解决矿井突水问题；
d.在离层水被排空后，离层中会快速聚集起高浓度瓦斯气体，此时利用设在复合钻孔内的瓦斯抽采管抽采离层中聚集的瓦斯，防止瓦斯突出或喷出；
e.离层中的水和瓦斯抽排完成后，通过设在复合钻孔内的排水-注浆管向离层中注入高压水泥浆，以抑制离层上方的覆岩垮落破断，从而达到防治冲击地压和控制地表沉陷的目的。
所述的瓦斯抽采管伸入离层部分的管体上开有若干筛孔。
所述的准备工作面与回采工作面相邻，在同一煤层中接替开采。
所述复合钻孔为多个，多个复合钻孔在离层中的终孔间距为10m×10m。
由钻场位置到离层终孔位置以及回采工作面到采空区上方的冒落带高度确定复合钻孔的方位角和倾角。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明解决了在开采过程中离层导致的矿井突水、瓦斯突出或喷出、冲击地压以及地表沉陷等问题，水和瓦斯抽采率高，注浆效果好，节约了工程成本。适用于在准备工作面与回采工作面相邻的煤层实施煤矿灾害防治，与现有技术相比具有如下优点：
(1)通过利用同一复合钻孔分别抽采离层瓦斯和排水注浆，做到了“一孔多用”，减少了钻孔工程量，节省了煤矿灾害防治成本；
(2)在准备工作面的运输巷钻场向回采工作面采空区上方覆岩下离层空间内施工钻孔，钻孔可避开回采工作面采空区上方的冒落带，解决了工作面回采期间钻孔易塌陷、维护困难的问题；
(3)由于离层空间往往富集高浓度瓦斯气体，可以用较少的钻孔抽采到大量的高浓度瓦斯，并作为清洁能源得以利用。
附图说明
图1为本发明方法剖面示意图。
图2为本发明方法平面示意图。
图3为本发明方法复合钻孔结构示意图。
图中，l、回采工作面；2、准备工作面；3、运输巷；4、采空区；5、覆岩；6、离层；7、复合钻孔；8、钢套管；9、抽采管；10、筛孔；11、排水-注浆管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
本发明的利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，具体步骤如下：
a.在与回采工作面1相邻的准备工作面2的运输巷3内设置钻场，每隔30m设置一个钻场，在每个钻场内预先向回采工作面1的采空区4上方覆岩5下即将生成离层6的部位，避开冒落带施工多个复合钻孔7，图3中所示每个钻场的复合钻孔7为3个，可根据实际需要确定。所述多个复合钻孔7在离层6中的终孔间距为10m×10m，由钻场位置到离层6终孔位置以及回采工作面1到采空区4上方的冒落带高度确定复合钻孔7的方位角和倾角；所述的准备工作面2与回采工作面1相邻，在同一煤层中接替开采；
b.在复合钻孔7内全程安装钢套管8，然后在钢套管8内安装用于抽采离层6中的瓦斯抽采管9，并安装用于抽排离层6中的水及向离层6中注入高压水泥浆的排水-注浆管11；所述的瓦斯抽采管9伸入离层6部分的管体上开有若干筛孔10。
c.当离层6生成后，先利用设在复合钻孔7内的注入高压水泥浆的排水-注浆管11抽排离层6中的水，解决矿井突水问题；
d.在离层6水被排空后，离层6中会快速聚集起高浓度瓦斯气体，此时利用设在复合钻孔7内的瓦斯抽采管9抽采离层6中聚集的瓦斯，防止瓦斯突出或喷出；
e.在离层6中的水和瓦斯抽排完成后，通过设在复合钻孔7内的排水-注浆管11向离层6中注入高压水泥浆，抑制离层5上方的覆岩5垮落破断，从而达到防治冲击地压和控制地表沉陷的目的。
Claims (5)
1.一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，其特征在于包括如下步骤：
a．在与回采工作面（1）相邻的准备工作面（2）的运输巷（3）内设置钻场，预先向回采工作面（1）的采空区（4）上方覆岩（5）下即将生成离层（6）的部位，避开冒落带施工复合钻孔（7）；
b．在复合钻孔（7）内全程安装钢套管（8），然后在钢套管（8）内安装用于抽采离层（6）中的瓦斯抽采管（9），并安装用于抽排离层（6）中的水及向离层（6）中注入高压水泥浆的排水-注浆管（11）；
c．当离层（6）生成后，先利用设在复合钻孔（7）内的注入高压水泥浆的排水-注浆管（11）抽排离层（6）中的水，解决矿井突水问题；
d．在离层（6）水被排空后，离层（6）中会快速聚集起高浓度瓦斯气体，此时利用设在复合钻孔（7）内的瓦斯抽采管（9）抽采离层（6）中聚集的瓦斯，防止瓦斯突出或喷出；
e．离层（6）中的水和瓦斯抽排完成后，通过设在复合钻孔（7）内的排水-注浆管（11）向离层（6）中注入高压水泥浆，抑制离层（5）上方的覆岩（5）垮落破断，从而达到防治冲击地压和控制地表沉陷的目的。
2.根据权利要求1所述的一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，其特征是：所述的瓦斯抽采管（9）伸入离层（6）部分的管体上开有若干筛孔（10）。
3.根据权利要求1所述的一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，其特征在于：所述的准备工作面（2）与回采工作面（1）相邻，在同一煤层中接替开采。
4.根据权利要求1所述的一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，其特征在于：所述复合钻孔（7）为多个，多个复合钻孔（7）在离层（6）中的终孔间距为10m×10m。
5.根据权利要求1所述的一种利用复合钻孔抽采覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法，其特征在于：由钻场位置到离层6终孔位置以及回采工作面1到采空区4上方的冒落带高度确定复合钻孔7的方位角和倾角。
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