CN109026132B - 煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，包含：首先，在巷道煤壁下部并垂直于巷道煤壁进行顺层钻孔施工，在巷道煤壁下部形成线型卸压钻孔，相邻卸压钻孔影响区域之间相互连接，形成拱棚效应卸压区域；然后，在巷道煤壁中上部进行瓦斯抽采钻孔的施工。本发明有效解决顺层钻孔预抽煤层瓦斯卸压技术问题，通过在煤层下部布置线型密集卸压钻孔，产生拱棚效应卸压区域，有效截断煤层中垂直地应力向下的传导，重新分布煤体应力和瓦斯重力，能够很好的提高煤层的透气性，有效缩短抽采达标期，缩短工作面治理实践，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法。
背景技术
随着采掘深度的急速递增、机械化开采程度的不断提高，井工煤矿的瓦斯、水害、冲击地压等重大灾害愈发严重，特别是煤与瓦斯突出事故对矿井安全生产影响巨大，是突出矿井正产采掘接续的卡脖子环节。如何实现突出煤层的快速消突和抽采达标，保证回采区域瓦斯抽采评判合格，做到“四量”平衡，是目前煤炭行业亟待解决的难题。目前，煤矿防突抽采技术主要有保护层开采、穿层钻孔预抽煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤层瓦斯等，其中：保护层开采的防突效果最为显著，但仅适用于煤层群开采；穿层钻孔预抽煤层瓦斯适用面较广，必须施工辅助岩石抽采巷道及大量岩石钻孔，需要额外增加治理费用和治理时间；顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术因缺乏有效卸压增透辅助技术，抽采时间较长，抽采期一般半年以上。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，有效解决顺层钻孔预抽煤层瓦斯卸压技术问题，缓解煤与瓦斯突出矿井“抽掘采”紧张局面，提高煤体透气性。
按照本发明所提供的设计方案，一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法。首先，煤层中施工钻孔一般会形成松动区域、卸压区域和抽采区域；其次，在巷道煤壁下部并垂直于巷道煤壁进行顺层钻孔施工，在巷道煤壁下部形成线型卸压钻孔，相邻卸压钻孔影响区域之间相互连接，形成拱棚效应卸压区域；然后，在巷道煤壁中上部卸压钻孔影响区域内进行瓦斯抽采钻孔的施工。
上述的方法中，卸压钻孔影响区域由内到外依次为煤层松动区域、煤层扰动区域、抽采影响区域；相邻卸压钻孔之间的孔间距小于等于2倍煤层扰动区域半径。
上述的方法中，相邻卸压钻孔的煤层扰动区域相切或相交。
上述的方法中，卸压钻孔在距离巷道底板1.0~1.5m的位置布置。
上述的方法中，卸压钻孔直径为94~120mm。
上述的方法中，瓦斯抽采钻孔直径为94~120mm，相邻瓦斯抽采钻孔之间的孔间距远大于相邻卸压钻孔之间的孔间距。
上述的方法中，相邻瓦斯抽采钻孔之间的孔间距为5~10m。
本发明的有益效果：
本发明在煤层中下部布置的线型密集卸压钻孔，钻孔间距以扰动区域半径为依据，彼此相切或相交，产生拱棚效应卸压区，从而形成连续的卸压区域，在煤体蠕动变形过程中，有效截断煤层中垂直地应力向下传导，最终达到类似于开采保护层的效果，具有保护层开采的解放效果；加速突出煤层卸压消突进程，线型密集卸压钻孔施工后，将在下部煤体形成一层卸压区域，充分卸掉煤层地应力，尤其是垂直重力应力，加速卸压消突；能够有效缩短瓦斯抽采达标期，下部线型密集卸压增透钻孔，一是造成上部煤体应力和瓦斯压力重新分布平衡，二是引起上、下部煤体膨胀变形，极大提高了煤体透气性，可有效缩短抽采达标期，缩短工作面治理时间，缓解煤与瓦斯突出矿井“抽掘采”紧张局面；且设备投入少、施工成本低、适用性广泛，利用矿井已有打钻设备（钻机、钻杆），在正常抽采钻孔施工前，在底部先行施工一排线型密集卸压增透钻孔，无需额外购置设备、投入人员或进行试验，成本相对较低，并可广泛应用于煤与瓦斯突出矿井工作面回采区域的瓦斯治理；且操作方便、快捷，大大降低煤矿瓦斯突出危险性，减少和杜绝煤矿瓦斯突出事故，为煤矿安全生产创造条件，提高煤矿作业安全生产系数，对保障企业财产安全具有重大意义。
附图说明：
图1为实施例中顺层钻孔影响区域示意图；
图2为实施例中拱棚效应区域示意图；
图3为实施例中施工工艺平面示意图；
图4为实施例中施工工艺剖面示意图。
具体实施方式：
图中标号，标号1代表煤层，标号2代表抽采影响区域，标号3代表煤层扰动区域，标号4代表煤层松动区域，标号5代表卸压钻孔，标号6打表拱棚效应卸压区域，标号7代表线型密集卸压钻孔，标号8代表瓦斯抽采钻孔，标号9代表巷道。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。
针对煤矿防突抽采中的顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术因缺乏有效卸压增透辅助，抽采时间长等的问题，实施例，提供一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，首先，在巷道煤壁下部并垂直于巷道煤壁进行顺层钻孔施工，在巷道煤壁下部形成线型卸压钻孔，相邻卸压钻孔影响区域之间相互连接，形成拱棚效应卸压区域；然后，在巷道煤壁中上部进行瓦斯抽采钻孔的施工。
依据卸压增透机理，图1中，本发明再一个实施例中，煤层内顺层钻孔影响区域由外到内依次为抽采影响区域、煤层扰动区域、煤层松动区域，范围逐渐缩小，其中：煤层松动区域，是指煤层受力状态由三向变成近似两向状态，煤层应力重新分布和局部应力集中，煤层中出现的松弛破碎带；煤层扰动区域，是指煤层受力状态处于三向或近似两向状态，出现的卸压区域；抽采影响区域，是瓦斯抽采有效影响区域，煤层受力状态处于原岩应力状态；相邻卸压钻孔之间的孔间距大于等于2倍煤层扰动区域半径。相邻卸压钻孔的煤层扰动区域相切或相交，连接为一整层卸压区域，参见图2所示，共同作用形成拱棚效应卸压区域，使影响区域内煤层处于卸压状态，具有保护层更好的开采效果。相邻瓦斯抽采钻孔之间的孔间距远大于相邻卸压钻孔之间的孔间距。
本发明中单一煤层保护层式卸压增透型顺层抽采防突方法，适用于工作面回采区域瓦斯治理，参见图3和4所示，实际煤矿抽采作业中，在巷道内垂直煤壁布置各类钻孔，先施工下部线型密集卸压增透钻孔、再施工中上部瓦斯抽采钻孔，其中：线型密集钻孔布置在巷道底部，距底板1.0～1.5m，钻孔直径94～120mm，钻孔间距不小于2倍扰动半径；瓦斯抽采钻孔布置在巷道中上部，钻孔直径94～120mm，钻孔间距5～10m。
本发明通过在煤层下部布置线型密集卸压钻孔，产生拱棚效应卸压区域，有效截断煤层中垂直地应力向下的传导，重新分布煤体应力和瓦斯重力，能够很好的提高煤层的透气性，有效缩短抽采达标期，缩短工作面治理实践，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性、可靠性，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，首先，在巷道煤壁下部并垂直于巷道煤壁进行顺层钻孔施工，在巷道煤壁下部形成线型卸压钻孔，相邻卸压钻孔影响区域之间相互连接，形成拱棚效应卸压区域；然后，在巷道煤壁中上部进行瓦斯抽采钻孔的施工；卸压钻孔影响区域由内到外依次为煤层松动区域、煤层扰动区域、抽采影响区域；相邻卸压钻孔之间的孔间距大于等于2倍煤层扰动区域半径。
2.根据权利要求1所述的煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，相邻卸压钻孔的煤层扰动区域相切或相交。
3.根据权利要求1所述的煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，卸压钻孔在距离巷道底板1.0~1.5m的位置布置。
4.根据权利要求1或3所述的煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，卸压钻孔直径为94~120mm。
5.根据权利要求1所述的煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，瓦斯抽采钻孔直径为94~120mm，相邻瓦斯抽采钻孔之间的孔间距大于相邻卸压钻孔之间的孔间距。
6.根据权利要求1或5所述的煤矿单一煤层保护层卸压增透型顺层抽采防突方法，其特征在于，相邻瓦斯抽采钻孔之间的孔间距为5~10m。
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