CN105697054A - 一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，该方法主要包括：倾向高抽巷、回风巷、钻场、运输巷。其特征是：在待采工作面回风巷侧施工一组钻场，在每个钻场内沿倾向方向布置一条倾向高抽巷，使倾向高抽巷位于待采工作面顶板岩性相对稳定的岩层中，并保证高抽巷处于煤层开采后形成的裂隙带的下部，在煤层开采的过程中，倾向高抽巷与采空区连通，由于瓦斯的上浮作用，大量瓦斯沿裂隙向高抽巷流动，并逐渐充满高抽巷，然后通过高抽巷预置的抽采管路抽采瓦斯。本发明能降低回风流和上隅角的瓦斯浓度，防止瓦斯超限，可实现高瓦斯煤层瓦斯的高效抽采。
Description
技术领域
本发明涉及一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，用于实现高瓦斯煤层开采期间瓦斯的高效抽采，防止高瓦斯煤层工作面开采期间瓦斯超限、煤与瓦斯突出动力灾害的发生。
背景技术
煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，严重威胁着煤矿的安全高效生产。随着煤矿开采深度的增加和开采强度的增大，尤其是在高瓦斯煤层工作面，更容易诱发煤与瓦斯突出动力灾害。目前，关于高瓦斯煤层瓦斯治理的方法主要有顺层孔抽采、穿层孔抽采、走向高抽巷抽采等，但在高瓦斯煤层工作面开采的过程中，在工作面上隅角、回风巷易发生瓦斯超限，造成工作面停采，严重制约了煤矿的正常生产。同时，煤层开采过程中释放的瓦斯易在采空区中上部积聚，可引起采空区遗煤自燃、发火，遗煤自燃、发火又极易诱发瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出，给工作面人员的生命安全、开采设备以及安全生产带来严重威胁。
周华东等在《煤炭科学技术》上发表的论文《综采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析》(2015年第40卷第5期56-57.)针对综放工作面初采期瓦斯治理存在的问题，提出了在综放工作面顶板布置“局部高抽巷”抽采方案，在局部高抽巷的开口处进行密闭埋管抽采。综放工作面初采期局部高抽巷包括初采倾向高抽巷段、走向高抽巷段和辅助倾斜高抽巷段共三段。该方案仅是对工作面初采期间的瓦斯进行抽采。
王旭宏等在《河北煤炭》上发表的论文《倾向高抽巷在阳泉五矿综放工作面的应用》(2004年第6期1-2.)认为高抽巷在煤层平行工作面延伸25～40m，裂隙带的中上部是抽采瓦斯的较佳高度。但在大型矿井，很多工作面的长度一般大于200m，约为240m，因此，高抽巷在煤层平行工作面延伸25～40m的长度偏小；同时，由于煤矿开采机械化程度的提高，开采强度逐渐增大，裂隙带下部的发育程度大于中上部的发育程度。王旭宏认为工作面采用进风、回风和尾巷的U+L型通风方式时，才具备布置倾向高抽巷的条件。
薛俊华在《煤炭学报》上发表的论文《近距离高瓦斯煤层群大采高首采层煤与瓦斯共采》(2012年第37卷第10期1684-1685.)提到的高抽巷沿倾向向被保护段施工15m，施工15m的长度明显偏小，未能伸入到瓦斯富集区域。
张英华等在《(沈阳)国际安全科学与技术学术研讨会论文集》上发表的论文《倾向高抽巷抽放瓦斯数值模拟研究》(2008年653-655.)对工作面倾向高抽巷不同抽放高度进行了数值模拟，得到了抽放高度为11m时的抽放效果最好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
(1)在待采工作面回风巷侧施工一组钻场，在每个钻场内沿倾向方向布置一条倾向高抽巷，每条倾向高抽巷由两段水平巷道和一段倾斜巷道三部分组成，倾向高抽巷从钻场处开始掘进一段水平巷道，然后沿48°向上掘进一段倾斜巷道至待采工作面顶板岩性相对稳定的岩层，在该岩层内沿着与工作面平行的方向再掘进一段水平巷道，使该段水平巷道处于煤层开采后形成的裂隙带的下部，在煤层开采的过程中，倾向高抽巷与采空区连通，由于瓦斯的上浮作用，采空区内积聚的大量高浓度瓦斯沿裂隙向高抽巷流动，并逐渐充满高抽巷，然后通过高抽巷预置的抽采管路抽采煤层释放的瓦斯。
(2)第一条倾向高抽巷距开切眼的水平距离取18m，由于冒落带的高度一般为3～5倍采高，为使倾向高抽巷与工作面平行的巷道段处于煤层开采后形成的裂隙带的下部，倾向高抽巷与工作面平行的巷道距待采煤层顶板的垂直距离取6～7倍采高。
(3)依据实践经验，倾向高抽巷与工作面平行且位于工作面上部的巷道段的长度取45m，倾向高抽巷的间距取200m，倾向高抽巷的条数根据待采工作面的推进长度计算确定。
(4)倾向高抽巷施工结束后，在倾向高抽巷内施工密闭墙，在密闭墙安装瓦斯抽采管路、放水管道和观测孔，使瓦斯抽采管路进入回风巷，然后并入回风巷内的瓦斯抽采系统管路，在每一条倾向高抽巷出口处设置一个阀门、一个三通和孔板观测孔，以便测量每条倾向高抽巷的瓦斯抽采参数。
本发明的有益效果在于：提供了一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，实现了高瓦斯煤层瓦斯的高效抽采，尤其是工作面上隅角和采空区中上部瓦斯的抽采，减少了工作面上隅角和回风流的瓦斯超限次数，降低了上隅角和回风流的瓦斯浓度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图的平面图；
图2是本发明的回风巷侧的剖面图。
图中1.运输上山；2.轨道上山；3.回风上山；4.运输巷；5.工作面；6.钻场；7.倾向高抽巷；8.回风巷；9.裂隙带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，参见图1～2：
①在待采工作面(5)的回风巷(8)侧的每个钻场(6)沿倾向方向布置一组倾向高抽巷(7)，如图1所示。倾向高抽巷(7)从钻场(6)开始掘进一段水平巷道，然后以48°倾角向上掘进一段倾斜巷道至待采工作面(5)顶板岩性相对稳定的岩层，在该岩层内沿着与工作面(5)平行的方向再掘进一段水平巷道，使该段水平巷道处于煤层开采后形成的裂隙带(9)的下部，如图2所示。
②倾向高抽巷(7)巷道取半圆拱形，巷道断面约为7.0m2；第一条倾向高抽巷(7)距开切眼的水平距离取18m，由于冒落带的高度一般为3～5倍采高，为使倾向高抽巷(7)与工作面(5)平行的巷道段处于煤层开采后形成的裂隙带(9)的下部，倾向高抽巷(7)与工作面(5)平行的巷道距待采煤层顶板的垂直距离取6～7倍采高。
③依据实践经验，倾向高抽巷(7)与工作面(5)平行且位于工作面(5)上部的巷道段的长度取45m，倾向高抽巷(7)的间距取200m，倾向高抽巷(7)的条数根据待采工作面(5)的推进长度计算确定。
④倾向高抽巷(7)施工结束后，在倾向高抽巷(7)内施工密闭墙，在密闭墙安装瓦斯抽采管路、放水管道和观测孔，使倾向高抽巷(7)内的瓦斯抽采管路进入回风巷(8)，然后并入回风巷(8)内的瓦斯抽采系统管路，在每一条倾向高抽巷(7)出口处设置一个阀门、一个三通和孔板观测孔，以便测量每条倾向高抽巷(7)的瓦斯抽采参数。
Claims (4)
1.一种高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，主要由倾向高抽巷、回风巷、钻场、运输巷组成，其特征是：在待采工作面回风巷侧施工一组钻场，在每个钻场内沿倾向方向布置一条倾向高抽巷，每条倾向高抽巷由两段水平巷道和一段倾斜巷道三部分组成，倾向高抽巷从钻场处开始掘进一段水平巷道，然后沿48°向上掘进一段倾斜巷道至待采工作面顶板岩性相对稳定的岩层，在该岩层内沿着与工作面平行的方向再掘进一段水平巷道，保证该段水平巷道处于煤层开采后形成的裂隙带的下部，在煤层开采的过程中，倾向高抽巷与采空区连通，由于瓦斯的上浮作用，大量瓦斯沿裂隙向高抽巷流动，并逐渐充满高抽巷，然后通过高抽巷预置的抽采管路抽采瓦斯。
2.根据权利要求1所述的高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，其特征是：第一条倾向高抽巷距开切眼的水平距离取18m，距待采煤层顶板的垂直距离为6～7倍采高。
3.根据权利要求1所述的高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，其特征是：倾向高抽巷与工作面平行且位于工作面上部的巷道段的长度取45m，倾向高抽巷的间距取200m。
4.根据权利要求1所述的高瓦斯煤层倾向高抽巷布置方式及瓦斯抽采方法，其特征是：倾向高抽巷施工结束后，在倾向高抽巷内施工密闭墙，在密闭墙安装瓦斯抽采管路、放水管道和观测孔，使瓦斯抽采管路进入回风巷，然后并入回风巷内的瓦斯抽采系统管路，在每一条倾向高抽巷出口处设置一个阀门、一个三通和孔板观测孔，以便测量每条倾向高抽巷的瓦斯抽采参数。
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