CN105240046B - 大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法 - Google Patents

大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，主要解决大采高综采工作面初采及回采期间的瓦斯超限问题。本发明的技术方案是：在综采工作面的瓦斯专用回风巷布置低位钻孔主要抽采初采段遗煤瓦斯；针对初采期间高位钻孔不能发挥作用的问题，布置中位钻孔抽采采空区瓦斯；针对工作面初采及回采期间下邻近煤层瓦斯涌向工作面的问题，布置下邻近层瓦斯拦截钻孔，布置高位钻孔抽采工作面正常回采期间的采空区瓦斯，通过低位孔、中位孔、高位孔有序衔接地抽采采空区瓦斯以及底板拦截孔抽采下邻近层卸压瓦斯，提高瓦斯抽采量和利用率，进而减少采空区瓦斯涌出量，减小风排瓦斯压力，加快工作面的推进速度，提高煤炭产量。

Description

大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法
技术领域
本发明涉及井下瓦斯钻孔抽采技术，具体为一种大采高综采工作面初采及正常回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法。
背景技术
高位钻孔采空区瓦斯抽采技术作为治理采空区瓦斯的有效方法被广泛应用，但是大采高综采工作面回采初期，煤层老顶未跨，顶板裂隙发育不完全，高位钻孔不能发挥作用。但回采初期，由于生产工艺等因素造成采空区遗煤量大，采空区瓦斯涌出量相对大，除此之外，工作面下邻近层的卸压瓦斯存在涌向工作面和采空区的现象。针对大采高综采工作面初采期间的瓦斯治理，主要通过风排方式来解决，增大了风排瓦斯压力。因此需要一种能够减少采空区瓦斯涌出量，减小风排瓦斯压力提高瓦斯抽采量及利用率的瓦斯抽采方法。
所述的大采高综采工作面是指所针对厚度在6m左右煤层，正常回采时一次性采全高的工作面。所述大采高综采工作面巷道布置成“三进两回”通风系统，整个采煤区域由五条巷道、瓦斯专用回风巷、切眼组成，所述五条巷道包括两条回风巷、两条进风巷以及与一条位于回风巷一侧的辅助回风巷；相邻巷道之间有横川相连，相邻横川间距40~65m。如图1所示。
发明内容
本发明旨在优化现有的大采高综采工作面的采空区瓦斯抽采钻孔布置方式，其目的是提高采空区瓦斯抽采量和利用率，减少采空区瓦斯涌出量，减小风排瓦斯压力。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，（一）在工作面瓦斯专用回风巷布置低位钻孔以抽采大采高综采工作面初采期间的遗煤解析瓦斯；（二）在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工中位钻孔以抽采工作面初采及正常回采期间的采空区瓦斯；（三）在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工高位钻孔以抽采工作面正常回采期间的采空区瓦斯；（四）布置底板拦截孔以抽采拦截下邻近层卸压瓦斯；随着工作面的推进，所述低位钻孔、中位钻孔、底板拦截孔、高位钻孔依次发挥作用，直至共同作用抽采瓦斯。
工作面开始回采后低位孔、中位孔、高位孔依次发挥作用，底板拦截孔也发挥作用，能够合理有效的抽采工作面初采及正常回采期间的采空区瓦斯，实现钻孔抽采采空区瓦斯的有效布置和顺序衔接。
进一步的，低位钻孔的实施方法：低位钻孔使用普通钻机从瓦斯专用回风巷向切眼顶板方向钻孔，钻孔的终孔层位在直接顶范围内，在切眼顶板上部6±1m，钻孔长度30±2m，相邻低位钻孔间距10~20m；
中位钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工中位钻孔，中位钻孔主要抽采老顶垮落前的采空区瓦斯，钻孔层位布置在距离煤层顶板6~25m范围内，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，中位钻孔水平段的长度120m±5m，相邻中位钻孔水平段的水平间距10~20m；
高位钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工高位钻孔，正常回采过程中，老顶垮落，顶板裂隙发育，钻孔层位布置在距离煤层顶板5~10倍采高范围内，即距离煤层顶板25~60m范围内，高位钻孔水平段的长度220±5m，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，相邻高位钻孔的水平间距10~20m；
底板拦截钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向下施工底板拦截钻孔，钻孔层位距离下邻近煤层顶板以上5±1m的位置，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，底板拦截钻孔水平段的长度为200±5m，相邻底板孔水平间距10~20m；
所述高、中位钻孔以及底板拦截钻孔的水平段均与回风侧巷道保持平行；初次布置的高、中位钻孔以及底板拦截钻孔的水平段前端均延伸至切眼的上方；
所述适当位置是指在钻孔时选择的横川位置能够使各钻孔的水平段满足上述各钻孔的工艺以及现场条件要求；为了连续抽采采空区瓦斯，高位钻孔、底板拦截钻孔需连续布置，以使新的高位钻孔以及底板拦截钻孔的前端至少能够延伸至前一次相应钻孔水平段的末端所在切面，实现采空区瓦斯连续不间断抽采。
为了实现采空区瓦斯抽采的有序接替，高位钻孔以及底板拦截钻孔需沿工作面推进方向连续布置，比如对于高位钻孔，新布置的高位钻孔的末端至少应该超过前一次布置的高位钻孔的水平段的始端位置，这样才能够保证钻孔更替及瓦斯抽采连续。具体钻孔的方法是采用现有的千米钻机等相关装置根据需要很容易实现的。抽采中真正起作用的是各钻孔的水平段。
所述的初采是从工作面开始回采至老顶初次来压这一时期为工作面初采时期，这一时期工作面推进的距离为初采段。
所述的采空区瓦斯是工作面初采及回采过程中积聚在采空区的瓦斯，主要由采空区遗煤瓦斯、工作面煤壁及落煤瓦斯、下邻近层卸压瓦斯组成。
所述的低位钻孔是指由于生产工艺等原因，大采高综采工作面的切眼高度为3.8m左右，工作面在回采过程中由3.8m采高需要推进一段距离过渡到6m大采高，此期间工作面遗煤量最大，遗煤解析瓦斯量大，针对遗煤瓦斯布置的抽采钻孔为低位钻孔。
所述的中位钻孔是指针对初采期间，煤层老顶未来压，顶板裂隙发育不完全，传统高位钻孔不能发挥作用的实际情况，针对此期间的采空区瓦斯布置的钻孔称为中位钻孔。
所述的底板拦截钻孔是指针对初采及回采期间，下邻近层卸压瓦斯涌向工作面及采空区的实际情况，抽采下邻近层瓦斯的钻孔为底板拦截钻孔；对于工作面初采及回采过程中底板底鼓可能造成的底板拦截钻孔闭合失效的问题，对底板拦截钻孔采取筛管固孔措施。
本发明所述的大采高综采工作面初采及正常回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法是指结合采空区瓦斯来源及不同时期瓦斯积聚位置的变化，通过布置低位钻孔、中位钻孔并配合高位钻孔、底板拦截钻孔，形成采空区瓦斯抽采钻孔的合理布置、有序衔接。工作面初采及正常回采时，低位钻孔首先发挥着作用，依次中位钻孔、高位钻孔；此外，底板拦截钻孔抽采受采动影响的下邻近层卸压瓦斯。
本发明根据不同时期大采高工作面采空区瓦斯来源及积聚位置的不同，通过合理布置低位钻孔、中位钻孔、高位钻孔、底板拦截钻孔，实现钻孔有序衔接抽采采空区来源瓦斯；高位、中位、低位钻孔以及底板拦截钻孔的布置方式以及布置时采用的相关工艺参数能够有效提高瓦斯抽采量及利用率，减少采空区瓦斯涌出量，减小风排瓦斯压力，保证工作面回采不受瓦斯问题影响，并确保工作面生产安全。
附图说明
图1大采高综采工作面巷道布置示意图。
图2低位钻孔布置示意图。
图3低位钻孔层位示意图。
图4中位钻孔布置示意图。
图5中位钻孔层位示意图。
图6高位钻孔布置示意图。
图7高位钻孔层位示意图。
图8底板拦截钻孔布置示意图。
图9底板拦截钻孔层位布置示意图。
图10各钻孔层位衔接示意图。
具体实施方式
大采高综采工作面巷道布置示意如图1所示，一般布置成“三进两回”通风系统，整个采煤区域由五条巷道、瓦斯专用回风巷、切眼组成，相邻巷道之间有横川相连，横川间距40~65m。
低位钻孔的具体实施方法：低位钻孔较短，使用普通钻机从瓦斯专用回风巷向切眼顶板方向钻孔，钻孔的终孔层位在直接顶范围内，具体在切眼顶板上部6±1m，长度30±2m，相邻低位钻孔间距10~20m。如图2和图3所示。
中位钻孔具体实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工中位钻孔，由于中位钻孔主要抽采回采初期老顶垮落前的采空区瓦斯，钻孔层位布置在距离煤层顶板6~25m范围内（直接顶上部，老顶下部），在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，中位钻孔水平段的长度120m±5m，相邻中位钻孔水平段的水平间距10~20m，如图4和图5所示。
高位钻孔具体实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工高位钻孔，正常回采过程中，老顶垮落，顶板裂隙发育，钻孔层位布置在距离煤层顶板5~10倍采高范围内，即距离煤层顶板25~60m范围内，水平段长度220±5m左右，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，高位孔间距10~20m，如图6和图7所示。
底板拦截钻孔具体实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向下施工底板拦截钻孔，钻孔层位距离下邻近煤层顶板以上5±1m左右的位置，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，底板孔间距10~20m。随着工作面的推进，开采煤层底板底鼓而引起底板拦截孔闭合而失效，为此对底板拦截孔进行筛管固孔，如图如8和图9所示。
工作面各钻孔层位衔接布置如图10所示，工作面开始回采，低位钻孔、中位钻孔、高位钻孔依次发挥作用，低位钻孔、中位钻孔在工作面回采初期发挥主要作用，在工作面正常回采过程中结合高位钻孔发挥重要的辅助作用；底板拦截钻孔在工作面初采和回采过程中都发挥主要作用，高位钻孔、底板拦截钻孔沿着工作面推进方向连续布置，当前一组的高位孔、底板拦截孔失效后，下一组开始发挥瓦斯抽采作用。

Claims (7)

1.一种大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：（一）在工作面瓦斯专用回风巷布置低位钻孔以抽采大采高综采工作面初采期间的遗煤解析瓦斯；（二）在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工中位钻孔以抽采工作面初采及正常回采期间的采空区瓦斯；（三）在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工高位钻孔以抽采工作面正常回采期间的采空区瓦斯；（四）布置底板拦截孔以抽采拦截下邻近层卸压瓦斯；随着工作面的推进，所述低位钻孔、中位钻孔、底板拦截孔、高位钻孔依次发挥作用，直至共同作用抽采瓦斯；
低位钻孔的实施方法：低位钻孔使用普通钻机从瓦斯专用回风巷向切眼顶板方向钻孔，钻孔的终孔层位在直接顶范围内，在切眼顶板上部6±1m，钻孔长度30±2m，相邻低位钻孔间距10~20m；
中位钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工中位钻孔，中位钻孔主要抽采老顶垮落前的采空区瓦斯，钻孔层位布置在距离煤层顶板6~25m范围内，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，中位钻孔水平段的长度120m±5m，相邻中位钻孔水平段的水平间距10~20m；
高位钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向上施工高位钻孔，正常回采过程中，老顶垮落，顶板裂隙发育，钻孔层位布置在距离煤层顶板5~10倍采高范围内，即距离煤层顶板25~60m范围内，高位钻孔水平段的长度220±5m，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，相邻高位钻孔的水平间距10~20m；
底板拦截钻孔实施方法：在回风侧巷道横川适当位置用千米定向钻机向下施工底板拦截钻孔，钻孔层位距离下邻近煤层顶板以上5±1m的位置，在横向方向上布置在距离回风侧10~80m范围内，底板拦截钻孔水平段的长度为200±5m，相邻底板孔水平间距10~20m；
所述高、中位钻孔以及底板拦截钻孔的水平段均与回风侧巷道保持平行；初次布置的高、中位钻孔以及底板拦截钻孔的水平段前端均延伸至切眼的上方；
所述适当位置是指在钻孔时选择的横川位置能够使各钻孔的水平段满足上述各钻孔的工艺以及现场条件要求；为了连续抽采采空区瓦斯，高位钻孔、底板拦截钻孔需连续布置，以使新的高位钻孔以及底板拦截钻孔的前端至少能够延伸至前一次相应钻孔水平段的末端所在切面，实现采空区瓦斯连续不间断抽采。
2.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的初采是从工作面开始回采至老顶初次来压这一时期为工作面初采时期，这一时期工作面推进的距离为初采段。
3.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的采空区瓦斯是工作面初采及回采过程中积聚在采空区的瓦斯，主要由采空区遗煤瓦斯、工作面煤壁及落煤瓦斯、下邻近层卸压瓦斯组成。
4.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的低位钻孔是指由于生产工艺等原因，大采高综采工作面的切眼高度为3.8m左右，工作面在回采过程中由3.8m采高需要推进一段距离过渡到6m大采高，此期间工作面遗煤量最大，遗煤解析瓦斯量大，针对遗煤瓦斯布置的抽采钻孔为低位钻孔。
5.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的中位钻孔是指针对初采期间，煤层老顶未来压，顶板裂隙发育不完全，传统高位钻孔不能发挥作用的实际情况，针对此期间的采空区瓦斯布置的钻孔称为中位钻孔。
6.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的底板拦截钻孔是指针对初采及回采期间，下邻近层卸压瓦斯涌向工作面及采空区的实际情况，抽采拦截下邻近层卸压瓦斯的钻孔为底板拦截钻孔；对于工作面初采及回采过程中底板底鼓可能造成的底板拦截钻孔闭合失效的问题，对底板拦截钻孔采取筛管固孔措施。
7.根据权利要求1所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法，其特征在于：所述的大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯抽采钻孔布置方法是指结合采空区瓦斯来源及不同时期瓦斯积聚位置的变化，通过布置低位钻孔、中位钻孔并配合高位钻孔、底板拦截钻孔，形成采空区瓦斯抽采钻孔的合理布置、有序衔接；工作面初采及正常回采时，低位钻孔首先发挥作用，依次中位钻孔、高位钻孔；此外，底板拦截钻孔抽采受采动影响的下邻近层卸压瓦斯。
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