CN109915198B - 采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，该方法采用连接工作面上、下风巷的超前钻孔进行瓦斯排放，具体做法是：利用原来常用的瓦斯尾巷作为区段专用瓦斯排放巷，将煤体内原来不贯通的超前抽放瓦斯钻孔，直接将区段运输平巷与区段专用瓦斯排放巷贯通，使风流经过已贯通的钻孔，通过卷吸效应将钻孔周边的瓦斯直接带到专用瓦斯排放巷，变抽放设备排放为专用巷道排放，实施后，工作面煤壁也不用再进行浅孔瓦斯排放工作；通过选择瓦斯排放钻孔的排放数量，可使专用瓦斯排放巷内的瓦斯浓度保持在合理范围内，可大大提高排放效率及安全程度；同时煤壁内的瓦斯通过全风压风路直接排放，减少了工作面的瓦斯涌出量。

Description

采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法

技术领域

本发明属于煤矿开采瓦斯抽放技术领域，特别是涉及一种采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法。

背景技术

在煤矿井下突出煤层的开采过程中，必须采取行之有效的防范煤与瓦斯突出措施；《煤矿安全规程局部综合防突措施》第216条规定：“采煤工作面可以选用超前钻孔预抽瓦斯、超前钻孔排放瓦斯、注水湿润煤体、松动爆破或其它经试验证实有效的防突措施”，这中间超前钻孔排放措施是目前我国在突出矿井应用非常广泛的工作面防突措施。

现有的采煤工作面防范瓦斯突出的方法主要有两种：一是采用超前钻孔瓦斯抽放方法，即在工作面开采前方的一定范围内，在工作面回风平巷或运输平巷内布置钻场，沿煤层倾斜方向，按设计密度打顺层瓦斯抽放钻孔，然后通过瓦斯抽放管路将各个瓦斯抽放钻孔与瓦斯抽放系统联接在一起，将煤层中的瓦斯抽排到井下回风巷道或地面抽放站。二是采用工作面煤壁浅孔排放方法，即在采煤工作面的煤壁开采前，在煤壁上按照设计的间距，打上均布的超前钻孔，钻孔深度在10m左右，然后停上几个小时，让钻孔内的瓦斯释放到工作面风流中，再进行回采工作。

上述的两种防范瓦斯突出的方法中，第一种防范瓦斯突出的方法需要抽放管路、抽放泵等一套系统，不但价格昂贵，而且运行中管理复杂、维护不便，总体费用高；第二种防范瓦斯突出的方法需要每天都施工超前排放钻孔，工作量大、等待排放的时间长，每天实际采煤时间只有一半左右，且钻孔内的瓦斯直接排放到回采工作面，增加了采面风流中的瓦斯含量，使得回采工作面不得不增强通风量，这样就会导致回采工作面的粉尘浓度增加，造成回采工作面工作环境差，影响工人的身体健康。

当采用工作面浅孔排放瓦斯时，必然引起回采工作面及回风巷的瓦斯在排放期间的浓度增大，为解决这一难题，通常的做法是改变工作面的通风方式，增加一条瓦斯专用回风巷即瓦斯尾巷，用来分流一部分风量及瓦斯，使回风巷瓦斯浓度降至允许的范围。这种方式只是减少了回风流中的瓦斯浓度，但工作面的风流速度及瓦斯浓度并没有改变，且增加一条巷道既浪费时间，又大大增加了煤矿的生产经营成本。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，具有工艺简单、施工方便的特点，实现了贯通钻孔排放瓦斯，使原来在回采工作面的浅孔排放逸散效应变为通常风流的卷吸效应，使得瓦斯排放效果大大提高。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，包括以下施工步骤：

第一步：在设计区段的走向中间或一侧位置的底板岩层中开设回风上山、运输上山和轨道上山，回风上山和运输上山之间的距离为10～20m，运输上山和轨道上山之间的距离为10～20m；

第二步：在设计区段的下部边界开设有区段运输平巷，在设计区段的上部边界开设有区段专用瓦斯排放巷及区段回风平巷，区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的距离为10～20m，且区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间每间隔50～100m设有用于联通区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷的联络巷，每个联络巷内均设有临时隔断墙，其中区段运输平巷分别与轨道上山和回风上山相连通，区段专用瓦斯排放巷与回风上山相连通，区段回风平巷分别与轨道上山和回风上山相连通，区段专用瓦斯排放巷与区段运输平巷之间形成回采工作面；

第三步：在区段运输平巷内按照设计的钻孔技术参数，从区段运输平巷沿回采工作面的平行方向，向区段专用瓦斯排放巷打顺层瓦斯排放钻孔，顺层瓦斯排放钻孔采用三角形布置形式，上排顺层瓦斯排放钻孔与下排顺层瓦斯排放钻孔之间的排距为1～2m，同一排顺层瓦斯排放钻孔之间的孔间距为1～2.5m，最上排的顺层瓦斯排放钻孔与煤层顶板之间的间距为0.3～1.0m，最下排的顺层瓦斯排放钻孔与煤层底板之间的间距为0.3～1.0m，；

第四步：顺层瓦斯排放钻孔施工完毕之后，为防止钻孔两端出现塌孔现象，在顺层瓦斯排放钻孔的两端煤壁内安装护孔管，护孔管的长度为2～5m，并对位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔的端部安装临时堵塞进行封孔处理；

第五步：回采工作面开始回采前，先在区段专用瓦斯排放巷靠近回采工作面端头5～10m处打上临时密闭墙，将区段专用瓦斯排放巷与回风上山接通，临时密闭墙外50～100m为第一排放段，第一排放段外距离第一排放段50～100m为第二排放段，以此类推第N排放段外距离第N排放段50～100m为第N+1排放段，N为大于0的自然数，打开区段运输平巷中第一排放段内范围的部分或全部顺层瓦斯排放钻孔的临时堵塞，使顺层瓦斯排放钻孔保持畅通；实现风流由区段运输平巷→已贯通的顺层瓦斯排放钻孔→区段专用瓦斯排放巷→回风上山的全风压通风，与此同时进行第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔的施工工作，并对已施工完毕的位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔端部安装临时堵塞进行封孔处理，以此类推当对第N排放段进行全风压通风时，对第N+1排放段进行顺层瓦斯排放钻孔施工工作，并对已施工完毕的位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔端部安装临时堵塞进行封孔处理，N为大于0的自然数；

第六步：当第一排放段顺层瓦斯排放钻孔内的瓦斯通过全风压通风排放5～10天后，对第一排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷内的临时密闭墙向外移动50～100m，即可进行回采工作面在第一排放段的回采推进工作；在回采的过程中，当煤层顶板坚硬时，可对区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的联络巷进行简易支护或不支护，工作面回采包括区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的煤柱，工作面的主风流由区段运输平巷进入，经过回采工作面之后，由区段回风平巷流入回风上山，在第一排放段回采的同时对第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔进行瓦斯排放工作，以此类推，当第N排放段顺层瓦斯排放钻孔内的瓦斯通过全风压通风排放5～10天后，对第N排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷内的临时密闭墙向外移动50～100m，即可进行回采工作面在第N排放段的回采推进工作，N为大于0的自然数；当煤层顶板破碎时，需要对区段专用瓦斯排放巷进行强力支护，此时，工作面在回采过程中采取只回采区段专用瓦斯排放巷和区段运输平巷之间的煤层，不回采区段专用瓦斯排放巷与区段回风平巷之间的煤柱，同时区段专用瓦斯排放巷的临时密闭墙移动至离工作面最近的联络巷前方。

在第二步施工中，在坚硬顶板条件下，允许大断面施工时，区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间可不留煤柱，采用掘出一条巷道断面宽度较大的煤巷，然后在巷道断面中间的位置用混凝土浇筑墙将巷道断面沿走向分隔成两条巷道，并间隔一定的距离留出联络通道，其中靠近回采工作面的一条为区段专用瓦斯排放巷，另一条为区段回风平巷。

在顺层瓦斯排放钻孔施工过程中，可分段随回采工作面推进超前施工，超前距离为100～200m，顺层瓦斯排放钻孔的直径为89～120mm，所述护孔管的外径与顺层瓦斯排放钻孔直径相匹配。

所述第五步中打开顺层瓦斯排放钻孔的部分或全部临时堵塞时，是根据区段专用瓦斯排放巷内回风流中瓦斯浓度来确定顺层瓦斯排放钻孔打开临时堵塞的数量，当瓦斯浓度不超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔全部打开，当瓦斯浓度超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔逐次打开。

所述临时密闭墙上预留有调节风窗，以便调节流入区段专用瓦斯排放巷内的风量。

所述临时密闭墙由风门替代。

所述第一排放段、第二排放段……第N排放段是指临时密闭墙或风门外50~100米距离的区段专用瓦斯排放巷和区段运输平巷之间的煤层，N为大于0的自然数。

本说明书中所述的某构筑物或排放段外的方向，均指朝向轨道上山的方向。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）由于区段专用瓦斯排放巷的瓦斯浓度允许在2.5%以内，提高其内部风速，可以大幅度提高煤壁内的瓦斯排放速度，缩短排放时间，减少瓦斯排放费用。

（2）顺层瓦斯排放钻孔打开临时堵塞后排放瓦斯，使原来在工作面的浅孔排放逸散效应，变为通畅风流的卷吸效应，使得瓦斯排放效果大大提高。

（3）原来的工作面煤壁浅孔排放瓦斯，需要频繁地在煤壁打孔，工人的劳动强度大，且等待时间长，工作面将近一半时间用在瓦斯排放上，使用该发明后，瓦斯排放与采煤工作同步进行，大大提高了综合效益。

（4）采用本发明后，瓦斯走了专用通道，工作面煤壁逸散的瓦斯大大减少，从而使工作面风量减少，改善了工作面的劳动环境。

附图说明

图1为本发明在坚硬煤层顶板条件下开采时的工作面系统布置示意图；

图2为本发明区段运输平巷局部煤壁钻孔布置示意图；

图3为本发明在破碎煤层顶板条件下开采时的工作面系统布置示意图。

附图标记：1—回风上山；2—运输上山；3—轨道上山；4—区段运输平巷；5—区段专用瓦斯排放巷；6—区段回风巷；7—联络巷；8—临时隔断墙；9—回采工作面；10—顺层瓦斯排放钻孔；11—临时密闭墙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，包括以下施工步骤：

第一步：在设计区段的走向中间或一侧位置的底板岩层中开设回风上山1、运输上山2和轨道上山3，回风上山1和运输上山2之间的距离为20m，运输上山2与轨道上山3之间的距离为20m。

第二步：在设计区段的下部边界开设有区段运输平巷4，在设计区段的上部边界开设有区段专用瓦斯排放巷5及区段回风平巷6，区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6之间的距离为15m，且区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6之间每间隔70m设有用于联通区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6的联络巷7，每个联络巷7内均设有临时隔断墙8，其中区段运输平巷4分别与轨道上山3和回风上山1相连通，区段专用瓦斯排放巷5与回风上山1相连通，区段回风平巷6分别与轨道上山3和回风上山1相连通，区段专用瓦斯排放巷5与区段运输平巷4之间形成回采工作面9。

第三步：在区段运输平巷4内按照设计的钻孔技术参数，从区段运输平巷4沿回采工作面9的平行方向向区段专用瓦斯排放巷5打顺层瓦斯排放钻孔10，如图2所示，顺层瓦斯排放钻孔10采用三角形布置形式，上排顺层瓦斯排放钻孔10与下排顺层瓦斯排放钻孔10之间的排距为1.8m，同一排顺层瓦斯排放钻孔10之间的孔间距为1.5m，最上排的顺层瓦斯排放钻孔10与煤层顶板之间的间距为0.5m，最下排的顺层瓦斯排放钻孔10与煤层底板之间的间距为0.5m。

第四步：顺层瓦斯排放钻孔10施工完毕之后为防止钻孔两端出现塌孔现象，在顺层瓦斯排放钻孔10的两端煤壁内安装护孔管，护孔管的长度为3m，并对位于区段运输平巷4内的顺层瓦斯排放钻孔10的端部进行临时堵塞封孔处理。

第五步：回采工作面9开始回采前，先在区段专用瓦斯排放巷5靠近回采工作面9上端头5～10m处打上临时密闭墙11，将区段专用瓦斯排放巷5与回风上山1接通，临时密闭墙11外70m为第一排放段，第一排放段外距离第一排放段70m为第二排放段，以此类推第N排放段外距离第N排放段70m为第N+1排放段，N为大于0的自然数，打开第一排放段内的部分或全部顺层瓦斯排放钻孔10的临时堵塞，使顺层瓦斯排放钻孔10保持畅通；实现风流由区段运输平巷4→已贯通的顺层瓦斯排放钻孔10→区段专用瓦斯排放巷5→回风上山1的全风压通风，与此同时进行第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔10的施工工作，并对已施工完毕的位于区段运输平巷4内的顺层瓦斯排放钻孔10端部安装临时堵塞进行封孔处理，以此类推当对第N排放段进行全风压通风时，对第N+1排放段进行顺层瓦斯排放钻孔10施工工作，并对位于区段运输平巷4内的顺层瓦斯排放钻孔10端部安装临时堵塞进行封孔处理，N为大于0的自然数。

第六步：当第一排放段顺层瓦斯排放钻孔10内的瓦斯通过全风压通风排放8天后，对第一排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷5内的临时密闭墙11向外移动70m，即可进行回采工作面9在第一排放段的回采推进工作；在回采的过程中，当煤层顶板坚硬时，可对区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6之间的联络巷7进行简易支护或不支护，工作面回采包括区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6之间的煤柱；工作面的主风流由区段运输平巷4进入，经过回采工作面9之后，由区段回风平巷6流入回风上山1；在第一排放段回采的同时对第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔10进行瓦斯排放工作，以此类推，当第N排放段顺层瓦斯排放钻孔10内的瓦斯通过全风压通风排放8天后，对第N排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷5内的临时密闭墙11向外移动70m，即可进行回采工作面9在第N排放段的回采推进工作，N为大于0的自然数；如图3所示，当煤层顶板破碎时，需要对区段专用瓦斯排放巷5进行强力支护，回采工作在推进的过程中采取只回采区段专用瓦斯排放巷5和区段运输平巷4之间的煤层，不回采区段专用瓦斯排放巷与区段回风平巷之间的煤柱，同时区段专用瓦斯排放巷5的临时密闭墙11移动至离工作面最近的联络巷7前方，此时工作面的回风路线为：已排放合格的第一段区段专用瓦斯排放巷5→第一段联络巷7→区段回风平巷6→回风上山1。

在第二步施工中，在坚硬顶板条件下，允许大断面施工时，区段专用瓦斯排放巷5和区段回风平巷6之间可不留煤柱，采用掘出一条巷道断面宽度较大的煤巷，然后在巷道断面中间的位置用混凝土浇筑墙将巷道断面沿走向分隔成两条巷道，并间隔一定的距离留出联络通道，其中靠近回采工作面9的一条为区段专用瓦斯排放巷5，另一条为区段回风平巷6。

在顺层瓦斯排放钻孔10施工过程中，可分段随回采工作面9推进超前施工，超前距离为140m，顺层瓦斯排放钻孔10的直径为89mm，所述护孔管的外径与顺层瓦斯排放钻孔10直径相匹配。

所述第五步中打开顺层瓦斯排放钻孔10的部分或全部临时堵塞时，是根据区段专用瓦斯排放巷5内回风流中瓦斯浓度来确定顺层瓦斯排放钻孔10打开临时堵塞的数量，当瓦斯浓度不超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔10全部打开，当瓦斯浓度超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔10逐次打开。

所述临时密闭墙11上预留有调节风窗，以便调节流入区段专用瓦斯排放巷5内的风量。

所述第一排放段、第二排放段……第N排放段是指临时密闭墙11外70米距离的区段专用瓦斯排放巷5和区段运输平巷4之间的煤层，N为大于0的自然数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。

Claims (6)

1.采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

第一步：在设计区段的走向中间或一侧位置的底板岩层中开设回风上山、运输上山和轨道上山，回风上山和运输上山之间的距离为10～20m，运输上山和轨道上山之间的距离为10～20m；

第二步：在设计区段的下部边界开设有区段运输平巷，在设计区段的上部边界开设有区段专用瓦斯排放巷及区段回风平巷，区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的距离为10～20m，且区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间每间隔50～100m设有用于联通区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷的联络巷，每个联络巷内均设有临时隔断墙，其中区段运输平巷分别与轨道上山和回风上山相连通，区段专用瓦斯排放巷与回风上山相连通，区段回风平巷分别与轨道上山和回风上山相连通，区段专用瓦斯排放巷与区段运输平巷之间形成回采工作面；

第三步：在区段运输平巷内按照设计的钻孔技术参数，从区段运输平巷沿回采工作面的平行方向，向区段专用瓦斯排放巷打顺层瓦斯排放钻孔，顺层瓦斯排放钻孔采用三角形布置形式，上排顺层瓦斯排放钻孔与下排顺层瓦斯排放钻孔之间的排距为1～2m，同一排顺层瓦斯排放钻孔之间的孔间距为1～2.5m，最上排的顺层瓦斯排放钻孔与煤层顶板之间的间距为0.3～1.0m，最下排的顺层瓦斯排放钻孔与煤层底板之间的间距为0.3～1.0m；

第四步：顺层瓦斯排放钻孔施工完毕之后，为防止钻孔两端出现塌孔现象，在顺层瓦斯排放钻孔的两端煤壁内安装护孔管，护孔管的长度为2～5m，并对位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔的端部安装临时堵塞进行封孔处理；

第五步：回采工作面开始回采前，先在区段专用瓦斯排放巷靠近回采工作面端头5～10m处打上临时密闭墙，将区段专用瓦斯排放巷与回风上山接通，临时密闭墙外50～100m为第一排放段，第一排放段外距离第一排放段50～100m为第二排放段，以此类推第N排放段外距离第N排放段50～100m为第N+1排放段，N为大于0的自然数，打开区段运输平巷中第一排放段内范围的部分或全部顺层瓦斯排放钻孔的临时堵塞，使顺层瓦斯排放钻孔保持畅通；实现风流由区段运输平巷→已贯通的顺层瓦斯排放钻孔→区段专用瓦斯排放巷→回风上山的全风压通风，与此同时进行第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔的施工工作，并对已施工完毕的位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔端部安装临时堵塞进行封孔处理，以此类推当对第N排放段进行全风压通风时，对第N+1排放段进行顺层瓦斯排放钻孔施工工作，并对已施工完毕的位于区段运输平巷内的顺层瓦斯排放钻孔端部安装临时堵塞进行封孔处理，N为大于0的自然数；

第六步：当第一排放段顺层瓦斯排放钻孔内的瓦斯通过全风压通风排放5～10天后，对第一排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷内的临时密闭墙向外移动50～100m，即可进行回采工作面在第一排放段的回采推进工作；在回采的过程中，当煤层顶板坚硬时，可对区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的联络巷进行简易支护或不支护，工作面回采包括区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间的煤柱，工作面的主风流由区段运输平巷进入，经过回采工作面之后，由区段回风平巷流入回风上山，在第一排放段回采的同时对第二排放段的顺层瓦斯排放钻孔进行瓦斯排放工作，以此类推，当第N排放段顺层瓦斯排放钻孔内的瓦斯通过全风压通风排放5～10天后，对第N排放段进行防突措施效果检验，检验符合要求后，区段专用瓦斯排放巷内的临时密闭墙向外移动50～100m，即可进行回采工作面在第N排放段的回采推进工作，N为大于0的自然数；当煤层顶板破碎时，需要对区段专用瓦斯排放巷进行强力支护，此时，工作面在回采过程中采取只回采区段专用瓦斯排放巷和区段运输平巷之间的煤层，不回采区段专用瓦斯排放巷与区段回风平巷之间的煤柱，同时区段专用瓦斯排放巷的临时密闭墙移动至离工作面最近的联络巷前方。

2.根据权利要求1所述的采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：在第二步施工中，在坚硬顶板条件下，允许大断面施工时，区段专用瓦斯排放巷和区段回风平巷之间可不留煤柱，采用掘出一条巷道断面宽度较大的煤巷，然后在巷道断面中间的位置用混凝土浇筑墙将巷道断面沿走向分隔成两条巷道，并间隔一定的距离留出联络通道，其中靠近回采工作面的一条为区段专用瓦斯排放巷，另一条为区段回风平巷。

3.根据权利要求1所述的采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：在顺层瓦斯排放钻孔施工过程中，可分段随回采工作面推进超前施工，超前距离为100～200m，顺层瓦斯排放钻孔的直径为89～120mm，所述护孔管的外径与顺层瓦斯排放钻孔直径相匹配。

4.根据权利要求1所述的采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：所述第五步中打开顺层瓦斯排放钻孔的部分或全部临时堵塞时，是根据区段专用瓦斯排放巷内回风流中瓦斯浓度来确定顺层瓦斯排放钻孔打开临时堵塞的数量，当瓦斯浓度不超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔全部打开，当瓦斯浓度超过1.5%时，可将顺层瓦斯排放钻孔逐次打开。

5.根据权利要求1所述的采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：所述临时密闭墙上预留有调节风窗，以便调节流入区段专用瓦斯排放巷内的风量。

6.根据权利要求5所述的采煤工作面超前钻孔全风压瓦斯排放方法，其特征在于：所述临时密闭墙由风门替代。

Images