CN110107343B - 深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿瓦斯控制技术领域,具体是一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法。包括以下步骤。S100~把瓦斯区域划分为相对低瓦斯区域、相对高瓦斯区域和高瓦斯区域。S200~针对不同的区域,分别制定治理措施。S300~相对低瓦斯区域及相对高瓦斯区域出现一次瓦斯参数、特征,中任意一个超过本等级区域要求,该等级区域随之升级为瓦斯参数、特征所在的等级区域,并执行该区域相应的瓦斯治理措施。S400~高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。S500~相对高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯控制技术领域,具体是一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法。
背景技术
瓦斯在煤层中以游离和吸附两种方式贮存,游离瓦斯主要赋存于裂隙和孔隙中,吸附瓦斯主要贮存于微孔隙的表面,在一定的孔隙压力和温度下两者处于动平衡状态。瓦斯在煤层中的流动规律有两种方式:一种是在裂隙和孔隙中的瓦斯渗流流动;另一种是吸附瓦斯从微孔隙的表面解吸,并由微孔中向裂隙和孔隙中扩散。前者由渗流方程支配,后者由扩散规律支配。在煤巷掘进过程中,采动破坏了采掘空间周围煤体的原岩应力平衡,使煤体中的应力重新分布。在巷道周围煤体中形成卸压区、应力集中区和原岩应力区(俗称“三带”)。在卸压区内,煤体由于受采动应力的作用,煤体破裂产生大量裂隙,使煤体的透气性大幅度增加,煤体中瓦斯得以释放,随着时间的延长,形成具有一定宽度的瓦斯卸压保护带。瓦斯运移的驱动力主要来源于煤体内瓦斯压力梯度,瓦斯渗流服从达西定律。在原岩应力区内,煤体远离采掘空间,未受采动应力的影响,煤体处于原岩应力状态,瓦斯仍以游离和吸附两种方式贮存。
高瓦斯矿井中,工作面一般采取采前预抽、边采边抽、钻孔上隅角插管抽采、钻场裂隙带抽采、千米钻机裂隙带抽采等一系列的降低瓦斯浓度的措施,煤巷也需要保证规程要求的足够通风量,保证瓦斯浓度满足作业条件,确保生产的正常进行。但是,部分煤巷瓦斯含量仍然出现较高的情况。另外,如果仅仅考虑到了瓦斯浓度影响作业条件的问题,而不考虑围岩内的高瓦斯含量给高应力多构造条件下巷道支护带来的问题,特别是未能针对可能发生的高瓦斯条件下冲击地压和煤与瓦斯突出的危害进行针对性的巷道围岩控制,存在着较大的安全隐患。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提供一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法。
本发明采取以下技术方案:一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,包括以下步骤。
S100~首先,把瓦斯区域划分为相对低瓦斯区域、相对高瓦斯区域和高瓦斯区域。
S200~针对不同的区域,分别制定相对低瓦斯区域瓦斯治理措施,相对高瓦斯区域瓦斯治理措施,以及高瓦斯区域瓦斯治理措施。
S300~在掘进作业过程中,相对低瓦斯区域及相对高瓦斯区域出现一次瓦斯参数、特征,即瓦斯含量或瓦斯压力或K1值或Q值,中任意一个超过本等级区域要求,该等级区域随之升级为瓦斯参数、特征所在的等级区域,并执行该区域相应的瓦斯治理措施。
S400~在掘进作业过程中,高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。
S500~在掘进作业过程中,相对高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由相对高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
所述的步骤S100中,所述的相对低瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值<0.4、且瓦斯含量W<8m³/t、且掘进工作面瓦斯涌出量Q<3m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的相对高瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值,0.4≤K1<0.5、或瓦斯含量W,8≤W<10m³/t 、或掘进工作面瓦斯涌出量3m³/min≤Q<10m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的高瓦斯区域包括以下3种,(1)煤层钻屑解吸指标K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min的区域;(2)地质构造瓦斯异常区:在煤巷掘进过程中,接近断层、陷落柱、褶曲、煤层坡度变化大于5°或煤层性质产状急变地质构造区域,瓦斯涌出异常,则该地质构造前后30m为地质构造瓦斯异常区域;(3)瓦斯异常征兆区:钻场、掘进迎头施工钻孔及迎头掘进过程瓦斯异常涌出,造成瓦斯超限的,该迎头前方100m区域视为瓦斯异常征兆区。
相对低瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进工作面每日监测有无瓦斯动力现象,并根据瓦斯探头数据计算工作面瓦斯涌出量;每30m测一次瓦斯含量、钻屑解吸指标K1、S值;相对低瓦斯区域掘进时,按上述规定测定相关数据后,符合要求方可继续组织掘进,为了提前对工作面回采时裂隙带钻孔打设做准备,掘进时,需要在回采工作面侧每100m布置一个钻场作为裂隙带抽采钻场,钻场规格为内宽4m,外宽6m,深5m与巷道等高的等腰梯形钻场。
相对高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间每30m测一次瓦斯含量、每掘7.2m测钻屑解吸指标K1值、工作面瓦斯涌出量。
掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深3.5m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场。
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工6个钻孔,钻孔成3排2列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m范围内约6m厚的全层煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,最里列钻孔距钻场内壁0.5m(工作面侧为2m)。本巷道沿底板掘进,6#钻孔为超前探钻孔。在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按1#~6#的钻孔编号顺序依次施工钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔必须全部施工完成。在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,新钻场内必须开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。
(2)迎头超前探钻孔布置参数:
工作面每掘进50m,在正头依次施工1#、3#、2#超前探钻孔,钻孔方位与巷道中线一致,倾角与煤层倾角一致,钻孔开孔位置距巷道底板高度均为1.5m,2#孔位于巷道水平中间位置,且钻孔间距为2m,钻孔直径1#、3#为75~120mm,2#钻孔为113mm,钻孔深度为80m,允许掘进距离为50m。
(3)相对高瓦斯区域迎头释放孔布置参数:
工作面掘进过程中,每掘进7.2m,必须采取正头释放孔瓦斯治理措施,按照每平方米1.4个,释放孔分4排7列布置,各排开孔高度离巷道底板距离分别为1.0m、1.6m、2.2m、2.8m,排间距为0.6m,列间距0.7m,释放孔的孔径为65mm、孔深15m,允许掘进距离为7.2m。
工作面采取措施后,向前掘进过程中,一般区域每30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,每掘进7.2m测一次K1、S值,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及瓦斯涌出量。
高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深4m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场。
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工9个钻孔,钻孔按3排3列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m区域煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,钻孔列间距为0.5m,本巷道沿底板掘进,在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按钻孔编号顺序依次其它钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔最少施工完成6个,在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,将前一钻场钻孔全部施工完成,并在新钻场内开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。
(2)迎头钻孔布置参数:
巷道迎头共施工15个钻孔,钻孔成3排5列布置,排间距0.4m,各排钻孔开孔高度分别为1.4m、1.8m、2.2m,并按列间距1m居中布置,本巷道沿底板掘进,钻孔施工时,先施工地质超前探钻孔,然后按钻孔编号顺序依次施工其余钻孔。
(3)迎头预抽效果判定:
迎头钻孔施工完毕并联网带抽后,当最后一个钻孔抽采时间大于等于10天,且钻孔瓦斯抽采量衰减带抽后最大抽采量的30%及以下时,根据累计抽采量,理论计算正头残余瓦斯含量,若计算得出W理论<8m³/t,则进行预抽效果检验,当实测瓦斯含量W实测<8m³/t且K1值<0.4时,迎头方可回收抽采钻孔组织掘进,允许掘进距离为有效钻孔深度H-30m,工作面有效钻孔深度H为半数及以上长钻孔中,孔深较浅钻孔的深度。
(4)措施效果检验:
工作面采取迎头预抽钻孔措施而正常掘进过程中,在迎头抽采钻孔有效控制范围内,每掘进7.2m测一次K1、S值,一般区域每掘进30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及工作面瓦斯涌出量Q,掘进距离超出抽采钻孔有效控制范围时,进行瓦斯区域判定,并采取相应区域措施掩护掘进。
(5)迎头释放孔补充措施:
进行措施效果检验后,根据检验结果,在巷道迎头采取相应的释放孔补充措施;
1)若W实测<8m³/t、且K1值<0.4、且瓦斯涌出量Q<3m³/min,则巷道正常掘进;
2)若测得0.4≤K1值<0.5、或瓦斯含量8≤W<10m³/t、或瓦斯涌出量3≤Q<10m³/min,则巷道正常掘进,且每掘进7.2m,须按相对高瓦斯区域正头释放孔布置方式,施工迎头释放孔掩护掘进;
3)若测得K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min,则巷道停止掘进,并采取高瓦斯区域工作面迎头释放孔瓦斯治理措施。
正头释放24小时后,再次进行相关参数测定,若测得K1值<0.5、且瓦斯含量W<10m³/t,且瓦斯涌出量Q<10m³/min,则巷道正常掘进,并在掘进过程中,根据参数所在区间范围采取相应的释放孔措施,否则继续释放24小时后再次进行相关参数测定,直至参数符合要求方可掘进,若连续3次测量参数超标,在迎头重新布置抽采孔预抽。
所述的步骤S400中,在本次迎头预抽钻孔有效控制范围内,所测瓦斯含量均满足W<10m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.5、且每日瓦斯涌出量Q<10m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头预抽钻孔有效控制范围时,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。
所述的步骤S500中,迎头超前探控制掘进距离范围内,所测瓦斯含量均满足W<8m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.4、且每日瓦斯涌出量Q<3m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头超前探控制范围时,区域瓦斯等级由相对高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
与现有技术相比,本发明统地提出适合高瓦斯高地应力多构造巷道围岩自身变形特点的深部高瓦斯消突方法,对确保深部资源的安全开采具有重要的理论和现实意义。研发深部高瓦斯高地应力多构造煤巷高瓦斯消突技术对煤业资源安全高效回采具有重要的实际价值。
具体实施方式
余吾煤矿S5203胶带顺槽为高瓦斯矿井,煤层瓦斯含量为9.5 m3∕t。S5203胶带顺槽现迎头已施工15个预抽钻孔进行预抽,开口前按每平方米2个施工释放孔,释放孔孔径65mm、孔深15m,释放24小时测定k1值、瓦斯含量,需测定瓦斯参数,当k1值<0.4、瓦斯含量<8m3/t时,正常开口掘进;当k1值≥0.4或瓦斯含量≥8m3/t,继续释放24小时测定k1值、瓦斯含量,直到k1值<0.4时、瓦斯含量<8m3/t,方可开口掘进。
一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,包括以下步骤。
S100~首先,把瓦斯区域划分为相对低瓦斯区域、相对高瓦斯区域和高瓦斯区域。
所述的相对低瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值<0.4、且瓦斯含量W<8m³/t、且掘进工作面瓦斯涌出量Q<3m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的相对高瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值,0.4≤K1<0.5、或瓦斯含量W,8≤W<10m³/t 、或掘进工作面瓦斯涌出量3m³/min≤Q<10m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的高瓦斯区域包括以下3种,(1)煤层钻屑解吸指标K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min的区域;(2)地质构造瓦斯异常区:在煤巷掘进过程中,接近断层、陷落柱、褶曲、煤层坡度变化大于5°或煤层性质产状急变地质构造区域,瓦斯涌出异常,则该地质构造前后30m为地质构造瓦斯异常区域;(3)瓦斯异常征兆区:钻场、掘进迎头施工钻孔及迎头掘进过程瓦斯异常涌出,造成瓦斯超限的,该迎头前方100m区域视为瓦斯异常征兆区。
S200~针对不同的区域,分别制定相对低瓦斯区域瓦斯治理措施,相对高瓦斯区域瓦斯治理措施,以及高瓦斯区域瓦斯治理措施。
相对低瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进工作面每日监测有无瓦斯动力现象,并根据瓦斯探头数据计算工作面瓦斯涌出量;每30m测一次瓦斯含量、钻屑解吸指标K1、S值;相对低瓦斯区域掘进时,按上述规定测定相关数据后,符合要求方可继续组织掘进,为了提前对工作面回采时裂隙带钻孔打设做准备,掘进时,需要在回采工作面侧每100m布置一个钻场作为裂隙带抽采钻场,钻场规格为内宽4m,外宽6m,深5m与巷道等高的等腰梯形钻场。
相对高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间每30m测一次瓦斯含量、每掘7.2m测钻屑解吸指标K1值、工作面瓦斯涌出量。
掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深3.5m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场。
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工6个钻孔,钻孔成3排2列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m范围内约6m厚的全层煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,最里列钻孔距钻场内壁0.5m(工作面侧为2m)。本巷道沿底板掘进,6#钻孔为超前探钻孔。在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按1#~6#的钻孔编号顺序依次施工钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔必须全部施工完成。在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,新钻场内必须开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。
(2)迎头超前探钻孔布置参数:
工作面每掘进50m,在正头依次施工1#、3#、2#超前探钻孔,钻孔方位与巷道中线一致,倾角与煤层倾角一致,钻孔开孔位置距巷道底板高度均为1.5m,2#孔位于巷道水平中间位置,且钻孔间距为2m,钻孔直径1#、3#为75~120mm,2#钻孔为113mm,钻孔深度为80m,允许掘进距离为50m。
(3)相对高瓦斯区域迎头释放孔布置参数:
工作面掘进过程中,每掘进7.2m,必须采取正头释放孔瓦斯治理措施,按照每平方米1.4个,释放孔分4排7列布置,各排开孔高度离巷道底板距离分别为1.0m、1.6m、2.2m、2.8m,排间距为0.6m,列间距0.7m,释放孔的孔径为65mm、孔深15m,允许掘进距离为7.2m。
工作面采取措施后,向前掘进过程中,一般区域每30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,每掘进7.2m测一次K1、S值,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及瓦斯涌出量。
高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深4m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场。
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工9个钻孔,钻孔按3排3列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m区域煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,钻孔列间距为0.5m,本巷道沿底板掘进,在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按钻孔编号顺序依次其它钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔最少施工完成6个,在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,将前一钻场钻孔全部施工完成,并在新钻场内开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。
(2)迎头钻孔布置参数:
巷道迎头共施工15个钻孔,钻孔成3排5列布置,排间距0.4m,各排钻孔开孔高度分别为1.4m、1.8m、2.2m,并按列间距1m居中布置,本巷道沿底板掘进,钻孔施工时,先施工地质超前探钻孔,然后按钻孔编号顺序依次施工其余钻孔。
(3)迎头预抽效果判定:
迎头钻孔施工完毕并联网带抽后,当最后一个钻孔抽采时间大于等于10天,且钻孔瓦斯抽采量衰减带抽后最大抽采量的30%及以下时,根据累计抽采量,理论计算正头残余瓦斯含量,若计算得出W理论<8m³/t,则进行预抽效果检验,当实测瓦斯含量W实测<8m³/t且K1值<0.4时,迎头方可回收抽采钻孔组织掘进,允许掘进距离为有效钻孔深度H-30m,工作面有效钻孔深度H为半数及以上长钻孔中,孔深较浅钻孔的深度。
(4)措施效果检验:
工作面采取迎头预抽钻孔措施而正常掘进过程中,在迎头抽采钻孔有效控制范围内,每掘进7.2m测一次K1、S值,一般区域每掘进30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及工作面瓦斯涌出量Q,掘进距离超出抽采钻孔有效控制范围时,进行瓦斯区域判定,并采取相应区域措施掩护掘进。
(5)迎头释放孔补充措施:
进行措施效果检验后,根据检验结果,在巷道迎头采取相应的释放孔补充措施;
1)若W实测<8m³/t、且K1值<0.4、且瓦斯涌出量Q<3m³/min,则巷道正常掘进;
2)若测得0.4≤K1值<0.5、或瓦斯含量8≤W<10m³/t、或瓦斯涌出量3≤Q<10m³/min,则巷道正常掘进,且每掘进7.2m,须按相对高瓦斯区域正头释放孔布置方式,施工迎头释放孔掩护掘进;
3)若测得K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min,则巷道停止掘进,并采取高瓦斯区域工作面迎头释放孔瓦斯治理措施。
正头释放24小时后,再次进行相关参数测定,若测得K1值<0.5、且瓦斯含量W<10m³/t,且瓦斯涌出量Q<10m³/min,则巷道正常掘进,并在掘进过程中,根据参数所在区间范围采取相应的释放孔措施,否则继续释放24小时后再次进行相关参数测定,直至参数符合要求方可掘进,若连续3次测量参数超标,在迎头重新布置抽采孔预抽。
S300~在掘进作业过程中,相对低瓦斯区域及相对高瓦斯区域出现一次瓦斯参数、特征,即瓦斯含量或瓦斯压力或K1值或Q值,中任意一个超过本等级区域要求,该等级区域随之升级为瓦斯参数、特征所在的等级区域,并执行该区域相应的瓦斯治理措施。
S400~在掘进作业过程中,高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。在本次迎头预抽钻孔有效控制范围内,所测瓦斯含量均满足W<10m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.5、且每日瓦斯涌出量Q<10m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头预抽钻孔有效控制范围时,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。
S500~在掘进作业过程中,相对高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。所述的步骤S500中,迎头超前探控制掘进距离范围内,所测瓦斯含量均满足W<8m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.4、且每日瓦斯涌出量Q<3m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头超前探控制范围时,区域瓦斯等级由相对高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
Claims (4)
1.一种深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,其特征在于:包括以下步骤,
S100~首先,把瓦斯区域划分为相对低瓦斯区域、相对高瓦斯区域和高瓦斯区域;所述的步骤S100中,所述的相对低瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值<0.4、且瓦斯含量W<8m³/t、且掘进工作面瓦斯涌出量Q<3m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的相对高瓦斯区域为煤层钻屑解吸指标K1值,0.4≤K1<0.5、或瓦斯含量W,8≤W<10m³/t 、或掘进工作面瓦斯涌出量3m³/min≤Q<10m³/min、且无瓦斯动力现象的区域;所述的高瓦斯区域包括以下3种,(1)煤层钻屑解吸指标K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min的区域;(2)地质构造瓦斯异常区:在煤巷掘进过程中,接近断层、陷落柱、褶曲、煤层坡度变化大于5°或煤层性质产状急变地质构造区域,瓦斯涌出异常,则该地质构造前后30m为地质构造瓦斯异常区域;(3)瓦斯异常征兆区:钻场、掘进迎头施工钻孔及迎头掘进过程瓦斯异常涌出,造成瓦斯超限的,该迎头前方100m区域视为瓦斯异常征兆区;
S200~针对不同的区域,分别制定相对低瓦斯区域瓦斯治理措施,相对高瓦斯区域瓦斯治理措施,以及高瓦斯区域瓦斯治理措施;所述的相对低瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进工作面每日监测有无瓦斯动力现象,并根据瓦斯探头数据计算工作面瓦斯涌出量;每30m测一次瓦斯含量、钻屑解吸指标K1、S值;相对低瓦斯区域掘进时,按上述规定测定相关数据后,符合要求方可继续组织掘进,为了提前对工作面回采时裂隙带钻孔打设做准备,掘进时,需要在回采工作面侧每100m布置一个钻场作为裂隙带抽采钻场,钻场规格为内宽4m,外宽6m,深5m与巷道等高的等腰梯形钻场;
所述的相对高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间每30m测一次瓦斯含量、每掘7.2m测钻屑解吸指标K1值、工作面瓦斯涌出量;
掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深3.5m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场;
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工6个钻孔,钻孔成3排2列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m范围内约6m厚的全层煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,最里列钻孔距钻场内壁0.5m,本巷道沿底板掘进,6#钻孔为超前探钻孔;
在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按1#~6#的钻孔编号顺序依次施工钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔必须全部施工完成;
在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,新钻场内必须开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔;
(2)迎头超前探钻孔布置参数:
工作面每掘进50m,在正头依次施工1#、3#、2#超前探钻孔,钻孔方位与巷道中线一致,倾角与煤层倾角一致,钻孔开孔位置距巷道底板高度均为1.5m,2#孔位于巷道水平中间位置,且钻孔间距为2m,钻孔直径1#、3#为75~120mm,2#钻孔为113mm,钻孔深度为80m,允许掘进距离为50m;
(3)相对高瓦斯区域迎头释放孔布置参数:
工作面掘进过程中,每掘进7.2m,必须采取正头释放孔瓦斯治理措施,按照每平方米1.4个,释放孔分4排7列布置,各排开孔高度离巷道底板距离分别为1.0m、1.6m、2.2m、2.8m,排间距为0.6m,列间距0.7m,释放孔的孔径为65mm、孔深15m,允许掘进距离为7.2m;
工作面采取措施后,向前掘进过程中,一般区域每30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,每掘进7.2m测一次K1、S值,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及瓦斯涌出量;
S300~在掘进作业过程中,相对低瓦斯区域及相对高瓦斯区域出现一次瓦斯参数、特征,即瓦斯含量或瓦斯压力或K1值或Q值,中任意一个超过本等级区域要求,该等级区域随之升级为瓦斯参数、特征所在的等级区域,并执行该区域相应的瓦斯治理措施;
S400~在掘进作业过程中,高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域;
S500~在掘进作业过程中,相对高瓦斯区域采取措施允许掘进后,瓦斯参数、特征,即瓦斯含量、瓦斯压力、K1值和Q值中全部低于本等级区域要求,区域瓦斯等级由相对高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
2.根据权利要求1所述的深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,其特征在于:所述的高瓦斯区域瓦斯治理措施为:掘进期间,在巷道内按照迈步距50m布置迈步钻场,巷道西帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深4m、高3.8m的等腰梯形钻场;巷道东帮钻场规格为内宽4m、外宽6m、深5m、高3.8m的等腰梯形钻场;
(1)钻场内钻孔布置参数:
每个钻场内施工9个钻孔,钻孔按3排3列布置,钻孔轨迹控制距巷帮0~20m区域煤体,各排钻孔开孔高度距巷道底板分别为1.4m、1.8m、2.2m,最外列钻孔距巷道壁2.5m,钻孔列间距为0.5m,本巷道沿底板掘进,在钻孔施工过程中,先施工超前探孔,然后按钻孔编号顺序依次其它钻孔,且在新钻场掘成之前,前一个钻场内的钻孔最少施工完成6个,在新钻场施工完成,巷道掘进10m内,将前一钻场钻孔全部施工完成,并在新钻场内开始施工钻孔,保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔;
(2)迎头钻孔布置参数:
巷道迎头共施工15个钻孔,钻孔成3排5列布置,排间距0.4m,各排钻孔开孔高度分别为1.4m、1.8m、2.2m,并按列间距1m居中布置,本巷道沿底板掘进,钻孔施工时,先施工地质超前探钻孔,然后按钻孔编号顺序依次施工其余钻孔;
(3)迎头预抽效果判定:
迎头钻孔施工完毕并联网带抽后,当最后一个钻孔抽采时间大于等于10天,且钻孔瓦斯抽采量衰减带抽后最大抽采量的30%及以下时,根据累计抽采量,理论计算正头残余瓦斯含量,若计算得出W理论<8m³/t,则进行预抽效果检验,当实测瓦斯含量W实测<8m³/t且K1值<0.4时,迎头方可回收抽采钻孔组织掘进,允许掘进距离为有效钻孔深度H-30m,工作面有效钻孔深度H为半数及以上长钻孔中,孔深较浅钻孔的深度;
(4)措施效果检验:
工作面采取迎头预抽钻孔措施而正常掘进过程中,在迎头抽采钻孔有效控制范围内,每掘进7.2m测一次K1、S值,一般区域每掘进30m,地质异常区每20m,测一次瓦斯含量,并每日监测工作面有无瓦斯动力现象及工作面瓦斯涌出量Q,掘进距离超出抽采钻孔有效控制范围时,进行瓦斯区域判定,并采取相应区域措施掩护掘进;
(5)迎头释放孔补充措施:
进行措施效果检验后,根据检验结果,在巷道迎头采取相应的释放孔补充措施;
1)若W实测<8m³/t、且K1值<0.4、且瓦斯涌出量Q<3m³/min,则巷道正常掘进;
2)若测得0.4≤K1值<0.5、或瓦斯含量8≤W<10m³/t、或瓦斯涌出量3≤Q<10m³/min,则巷道正常掘进,且每掘进7.2m,须按相对高瓦斯区域正头释放孔布置方式,施工迎头释放孔掩护掘进;
3)若测得K1值≥0.5、或瓦斯含量W≥10m³/t、或瓦斯涌出量Q≥10m³/min,则巷道停止掘进,并采取高瓦斯区域工作面迎头释放孔瓦斯治理措施;
正头释放24小时后,再次进行相关参数测定,若测得K1值<0.5、且瓦斯含量W<10m³/t,且瓦斯涌出量Q<10m³/min,则巷道正常掘进,并在掘进过程中,根据参数所在区间范围采取相应的释放孔措施,否则继续释放24小时后再次进行相关参数测定,直至参数符合要求方可掘进,若连续3次测量参数超标,在迎头重新布置抽采孔预抽。
3.根据权利要求2所述的深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,其特征在于:所述的步骤S400中,在本次迎头预抽钻孔有效控制范围内,所测瓦斯含量均满足W<10m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.5、且每日瓦斯涌出量Q<10m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头预抽钻孔有效控制范围时,区域瓦斯等级由高瓦斯区域降级为相对高瓦斯区域。
4.根据权利要求3所述的深部高瓦斯高地应力多构造煤巷消突方法,其特征在于:所述的步骤S500中,迎头超前探控制掘进距离范围内,所测瓦斯含量均满足W<8m³/t、且每掘进7.2m所测K1值均满足K1<0.4、且每日瓦斯涌出量Q<3m³/min、且掘进过程无瓦斯动力现象,则巷道掘进距离超出迎头超前探控制范围时,区域瓦斯等级由相对高瓦斯区域降级为相对低瓦斯区域。
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