CN109578056A - 一种关于煤矿采空区的治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿瓦斯治理领域，具体为一种关于煤矿采空区的瓦斯治理方法。本发明为了解决煤矿采空区瓦斯浓度过高容易涌向采煤工作面的问题，本发明的方法是先对采空区进行预防性灭火处理，然后对煤矿上覆采空区、本煤层采空区以及与本煤层相邻的已采完的采空区进行瓦斯抽放，通过本方法能最大程度上预防本煤层采空区密闭空间内以及上覆采空区积存的瓦斯涌向工作面或者巷道中，避免了发生自然起火或者瓦斯爆炸等安全事故。通过本发明所述的治理瓦斯的方法可以有效的减少开采时的瓦斯涌出量，从而减少瓦斯隐患，本发明是保证矿井安全生产的一项预防性措施；能够达到治理采空区的效果，解决了工作面瓦斯超限问题，确保了回采煤量，增加了经济效益。

Description

一种关于煤矿采空区的治理方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯治理领域，具体为一种关于煤矿采空区的治理方法。

背景技术

煤矿中，通常采取的采煤方法为单一走向长壁后退式采煤，全部垮落法管理顶板。近年来，随着生产强度和开采深度的加大，有些煤层的上覆层都已经成为了采空区，再加上有些煤层会受到周边小窑无序开采，导致采空区连通关系也错综复杂。矿井通风方式为抽出式通风，综采工作面及采空区密闭内积存的瓦斯涌向采煤工作面或巷道中。瓦斯浓度超标会引起瓦斯爆炸等重大安全事故。现在开采中的煤层均为容易自燃煤层，随着采掘范围的不断增加和近距离煤层的开采，回采时没有采全高的遗煤以及近距离开采时煤柱遗煤等，可能在采空区发生自然发火事故。由上所述，治理采空区的问题刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于解决煤矿采空区瓦斯浓度过高引起易燃易爆的问题，提供了一种关于煤矿采空区的治理方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种关于煤矿采空区的治理方法，包括以下步骤：

首先，对采空区进行预防灭火处理：在本煤层综采工作面回采期间配备气雾阻化防火系统，向采空区喷洒阻化剂，并在本煤层综采工作面上隅角处设置温度传感器；若采空区存在漏风通道或者地面裂隙，先通过局部均压防灭火通风系统调整本煤层工作面两顺槽巷的压力，减少向采空区及漏风通道供氧，之后针对地表裂隙及时进行封堵；

然后，对煤矿上覆采空区、本煤层采空区以及与本煤层相邻的已采完的采空区进行瓦斯抽放：一、对上覆采空区进行瓦斯抽放：沿回风巷向采空区施工数个穿层的瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔的末端落在上覆采空区内，所述瓦斯抽放钻孔穿过上覆采空区煤层底板三至五米；所述瓦斯抽放钻孔打通之后，首先进行放水；待放水完毕之后，位于上覆采空区的瓦斯抽放钻孔的末端安装套管，位于回风巷的瓦斯抽放钻孔的始端通过第一管路与主抽放管路连接；通过移动抽放泵抽出工作面上覆采空区内高浓度瓦斯，然后将上覆采空区内的瓦斯直接排入回风巷；二、在回采期间利用第二管路对本煤层采空区与本煤层综采工作面所形成的上隅角进行瓦斯抽放：将第二管路的一端与主抽放管路相连，所述第二管路的另一端从上隅角插入本煤层采空区的上方，且上隅角处设有挡风帘，随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，第二管路伸入上隅角的长度及位置要根据综采工作面的推进速度不断调整；三、利用第三管路对本煤层相邻的已采完的采空区进行密闭瓦斯抽放：将第三管路预埋在密闭墙的上部，且第三管路穿过密闭墙且伸入已采完的采空区的一端不小于一米，定期检查并确保密闭墙的密闭性，位于密闭墙外部的第三管路的另一端通过测试管路连接至主抽放管路，所述测试管路上设有测试孔，通过测试孔定期对已采完的采空区内的气体进行CO浓度、温度检测。

上述方法中的步骤是步骤的预备工作，在工作面回采期间，顶板蹋落后会有少量煤遗在工作面，由于形成U形通风方式所以会向采空区漏风，从而为工作面遗煤自燃留下隐患。在本煤层综采工作面回采期间配备气雾阻化防火系统，向采空区喷洒阻化剂，能抑制采空区浮煤自燃。在本煤层综采工作面上隅角处设置温度传感器能及时检测到温度的变化，超过设定的温度控制系统会发出警报（所述控制系统为现有技术，是本领域技术人员常用的技术手段，本发明将不做进一步的说明），提醒工作人员的注意，并采取一定的降温措施；通过局部均压防灭火通风系统调整本煤层工作面两顺槽巷的压力，这能够防止工作面回采期间采空区的有害气体通过漏风通道涌入本工作面、影响工作面的正常回采，减少向采空区及漏风通道供氧，这能够起到防灭火的作用，确保工作面的安全回采；针对地表裂隙及时进行封堵，能够减少外部漏风对矿井通风系统、瓦斯、自然发火的影响。因为瓦斯抽放会造成瓦斯爆炸或者煤粉自燃等安全事故，故先进行所述步骤，再进行步骤所述的瓦斯抽放能进一步的预防瓦斯爆炸或者浮煤自燃等安全事故，增加了安全、可靠性。步骤中上隅角瓦斯抽放的主要原理是在本煤层的采空区与本煤层的综采工作面的上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，故由主抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或无风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限；对于本煤层相邻的已采完的采空区也会涌出大量瓦斯，故采取步骤能避免邻近已采完的采空区向本煤层工作面涌出大量瓦斯，降低安全事故的发生概率。

本发明的有益效果是： 本发明所述的方法是先对采空区进行预防性灭火处理，然后对煤矿上覆采空区、本煤层采空区以及与本煤层相邻的已采完的采空区进行瓦斯抽放，通过本发明能最大程度上预防本煤层采空区密闭空间内以及上覆采空区积存的瓦斯涌向采煤工作面或者巷道中，从而避免了发生自然起火或者瓦斯爆炸等安全事故。通过本发明所述的治理瓦斯的方法可以有效的减少开采时的瓦斯涌出量，从而减少瓦斯隐患，本发明是保证矿井安全生产的一项预防性措施；通过对井下工作面瓦斯抽放，有效的抑制了采空区有毒有害气体外泄和自然发火，能够达到治理采空区的效果，解决了工作面瓦斯超限问题，保证了井下工作面的回采数量，确保了回采煤量，增加了经济效益。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

一种关于煤矿采空区的治理方法，包括以下步骤：

首先，对采空区进行预防灭火处理：在本煤层综采工作面回采期间配备气雾阻化防火系统，向采空区喷洒阻化剂，并在本煤层综采工作面上隅角处设置温度传感器；若采空区存在漏风通道或者地面裂隙，先通过局部均压防灭火通风系统调整本煤层工作面两顺槽巷的压力，减少向采空区及漏风通道供氧，之后针对地表裂隙及时进行封堵；

然后，对煤矿上覆采空区、本煤层采空区以及与本煤层相邻的已采完的采空区进行瓦斯抽放：一、对上覆采空区进行瓦斯抽放：沿回风巷向采空区施工数个穿层的瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔的末端落在上覆采空区内，所述瓦斯抽放钻孔穿过上覆采空区煤层底板三至五米；所述瓦斯抽放钻孔打通之后，首先进行放水；待放水完毕之后，位于上覆采空区的瓦斯抽放钻孔的末端安装套管，位于回风巷的瓦斯抽放钻孔的始端通过第一管路与主抽放管路连接；通过移动抽放泵抽出工作面上覆采空区内高浓度瓦斯，然后将上覆采空区内的瓦斯直接排入回风巷；二、在回采期间利用第二管路对本煤层采空区与本煤层综采工作面所形成的上隅角进行瓦斯抽放：将第二管路的一端与主抽放管路相连，所述第二管路的另一端从上隅角插入本煤层采空区的上方，且上隅角处设有挡风帘，随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，第二管路伸入上隅角的长度及位置要根据综采工作面的推进速度不断调整；三、利用第三管路对本煤层相邻的已采完的采空区进行密闭瓦斯抽放：将第三管路预埋在密闭墙的上部，且第三管路穿过密闭墙且伸入已采完的采空区的一端不小于一米，定期检查并确保密闭墙的密闭性，位于密闭墙外部的第三管路的另一端通过测试管路连接至主抽放管路，所述测试管路上设有测试孔，通过测试孔定期对已采完的采空区内的气体进行CO浓度、温度检测。

上述方法中的步骤是步骤的预备工作，在工作面回采期间，顶板蹋落后会有少量遗煤，由于形成U形通风所以会向采空区漏风，从而为工作面遗煤自燃留下隐患。在本煤层综采工作面回采期间配备气雾阻化防火系统，向采空区喷洒阻化剂，能抑制采空区浮煤自燃。在本煤层综采工作面上隅角处设置温度传感器能及时检测到温度的变化，超过设定的温度控制系统会发出警报（所述控制系统为现有技术，是本领域技术人员常用的技术手段，本发明将不做进一步的说明），提醒工作人员的注意，并采取一定的降温措施；通过局部均压防灭火通风系统调整本煤层工作面两顺槽巷的压力，这能够防止工作面回采期间采空区的有害气体通过漏风通道涌入本工作面、影响工作面的正常回采，减少向采空区及漏风通道供氧，这能够起到防灭火的作用，确保工作面的安全回采；针对地表裂隙及时进行封堵，能够减少外部漏风对矿井通风系统、瓦斯、自然发火的影响。因为瓦斯抽放会造成瓦斯爆炸或者煤粉自燃等安全事故，故先进行所述步骤，再进行步骤所述的瓦斯抽放能进一步的预防瓦斯爆炸或者浮煤自燃等安全事故，增加了安全、可靠性。步骤中上隅角瓦斯抽放的主要原理是在本煤层的采空区与本煤层的综采工作面的上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，故由主抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或无风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限；对于本煤层相邻的已采完的采空区也会涌出大量瓦斯，故采取步骤能避免邻近已采完的采空区向本煤层工作面涌出大量瓦斯，降低安全事故的发生概率。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中的对采空区进行预防灭火工作还包括通过对采空区进行灌浆。若井田范围内小窑众多，采空区已大面积连通，采空区漏风严重，为了避免长期的采空区供风引起采空区内散落的遗煤自然发火，故采取对采空区进行灌浆。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中的瓦斯抽放钻孔分为三组，每组钻十二个，每个直径为108mm，相邻瓦斯抽放钻孔的间距为1m。所述瓦斯抽放钻孔的直径是标准直径，且所述瓦斯抽放钻孔的数目越多越容易均匀并快速将上覆采空区的瓦斯抽放出来，所以提高瓦斯抽放效率。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中的第二管路的末端通过分流管连接有数个支管，所有支管均绑有一个木棒且通过铁丝吊挂在支架上，再将所有支管插在上隅角的不同位置进行瓦斯抽放。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中的所述第三管路与测试管路通过法兰连接，所述测试管路与主抽放管路之间连接有阀门。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中所述第一管路为毫丝管，所述毫丝管的管壁周身均匀分布有数个通孔，每个通孔直径20mm。具体的，在毫丝管的周向上开四个通孔，之后在径向上每隔二十厘米再开四个通孔，相邻周向上的八个通孔相错分布。毫丝管成本低又可以满足本发明的要求，当然也能换成其他管子。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，步骤中的阻化剂为浓度为15%的氯化镁溶液。氯化镁具有很好的阻燃效果。

进一步的，作为本发明所述的一种关于煤矿采空区的治理方法的一种具体实施方式，第一管路、第二管路、第三管路伸入采空区的一端端部均设有铁丝网。铁丝网能防止大颗粒尘埃或者其他垃圾堵塞第一管路、第二管路、第三管路的管口。

上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，对采空区进行预防灭火处理：在本煤层综采工作面回采期间配备气雾阻化防火系统，向采空区喷洒阻化剂，并在本煤层综采工作面上隅角处设置温度传感器；若采空区存在漏风通道或者地面裂隙，先通过局部均压防灭火通风系统调整本煤层工作面两顺槽巷的压力，减少向采空区及漏风通道供氧，之后针对地表裂隙及时进行封堵；

然后，对煤矿上覆采空区、本煤层采空区以及与本煤层相邻的已采完的采空区进行瓦斯抽放：一、对上覆采空区进行瓦斯抽放：沿回风巷向采空区施工数个穿层的瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔的末端落在上覆采空区内，所述瓦斯抽放钻孔穿过上覆采空区煤层底板三至五米；所述瓦斯抽放钻孔打通之后，首先进行放水；待放水完毕之后，位于上覆采空区的瓦斯抽放钻孔的末端安装套管，位于回风巷的瓦斯抽放钻孔的始端通过第一管路与主抽放管路连接；通过移动抽放泵抽出工作面上覆采空区内高浓度瓦斯，然后将上覆采空区内的瓦斯直接排入回风巷；二、在回采期间利用第二管路对本煤层采空区与本煤层综采工作面所形成的上隅角进行瓦斯抽放：将第二管路的一端与主抽放管路相连，所述第二管路的另一端从上隅角插入本煤层采空区的上方，且上隅角处设有挡风帘，随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，第二管路伸入上隅角的长度及位置要根据综采工作面的推进速度不断调整；三、利用第三管路对本煤层相邻的已采完的采空区进行密闭瓦斯抽放：将第三管路预埋在密闭墙的上部，且第三管路穿过密闭墙且伸入已采完的采空区的一端不小于一米，定期检查并确保密闭墙的密闭性，位于密闭墙外部的第三管路的另一端通过测试管路连接至主抽放管路，所述测试管路上设有测试孔，通过测试孔定期对已采完的采空区内的气体进行CO浓度、温度检测。

2.根据权利要求1所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中的对采空区进行预防灭火工作还包括通过对采空区进行灌浆。

3.根据权利要求1或2所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中的瓦斯抽放钻孔分为三组，每组钻十二个，每个直径为108mm，相邻瓦斯抽放钻孔的间距为1m。

4.根据权利要求3所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中的第二管路的末端通过分流管连接有数个支管，所有支管均绑有一个木棒且通过铁丝吊挂在支架上，再将所有支管插在上隅角的不同位置进行瓦斯抽放。

5.根据权利要求4所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中的所述第三管路与测试管路通过法兰连接，所述测试管路与主抽放管路之间连接有阀门。

6.根据权利要求5所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中所述第一管路为毫丝管，所述毫丝管的管壁周身均匀分布有数个通孔，每个通孔直径20mm。

7.根据权利要求6所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中的阻化剂为浓度为15%的氯化镁溶液。

8.根据权利要求7所述的一种关于煤矿采空区的治理方法，其特征在于，步骤中所述第一管路、第二管路、第三管路伸入采空区的一端端部均设有铁丝网。