CN110792469A - 一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法 - Google Patents
一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，通过W型工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，利用交错钻场高位钻孔替代高抽巷和采空区插管抽采临近煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，避免了回采工作面瓦斯超限。通过在回采工作面运输巷和回采工作面材料巷布置注浆短管路连续向采空区注固化泡沫，形成堵漏风系统，缩短氧化带范围；通过在回采工作面回风巷布置注浆长管路连续向采空区注水成膜胶体泡沫，防止采空区遗煤自燃。最终达到了倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理的目的，提高了煤矿生产效率，保障了回采工作面的安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯与煤自燃防治技术领域，特别是涉及一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法。
背景技术
近年来，随着矿井向深部区域采掘，煤层瓦斯含量逐渐增大，瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井，此时为防治瓦斯事故，我国常采用瓦斯抽采作为治理瓦斯的根本措施。但是在瓦斯抽采过程中，由于增加了抽采区域的漏风，因瓦斯抽采引起的煤炭自燃又变得十分突出。即存在提高瓦斯安全性的同时也必将使自然发火安全性降低，反之，降低自然发火危险性的同时又不能满足安全抽采瓦斯要求，容易导致两种安全隐患治理的顾此失彼。在我国，瓦斯与煤自燃隐患共存的矿井占有相当多数，如果瓦斯防治不到位，很容易由煤炭自燃引起瓦斯爆炸，导致特别重大的人员伤亡和经济损失。
为了有效地防治瓦斯与煤自燃耦合灾害，国内外学者已开展了大量研究。但已有的研究方法主要用于回采工作面长度较短的煤层开采，未发现对倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同防治开展研究。所谓倾斜煤层超长回采工作面是指煤层倾角大于等于8°，且回采工作面采宽大于等于300m。超长回采工作面有利于提高矿井生产效率，但由于开采强度大，工作面瓦斯涌出量也会急剧增加，单靠“U”型通风难以解决上隅角瓦斯问题，且超长回采工作面导致采空区面积增大，漏风增加，极易造成煤炭自燃。因此，进一步开发超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，对减少煤炭资源的浪费，保证矿井安全生产，改善井下作业环境，具有巨大的经济价值和十分重要的社会意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，以解决上述现有技术存在的问题，构成了瓦斯与煤自燃的立体防控体系，实现了对瓦斯与煤自燃耦合灾害的精准防治，最终达到了倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理的目的，提高了煤矿生产效率，保障了回采工作面的安全生产。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，包括W型工作面通风系统、交错钻场高位钻孔、注浆短管路和注浆长管路，所述W型工作面通风系统用于治理回采工作面涌出的瓦斯，所述交错钻场高位钻孔抽采邻近煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，所述注浆短管路布置在回采工作面运输巷和回采工作面材料巷，且通过所述注浆短管路连续向采空区注固化泡沫形成堵漏风系统；所述注浆长管路布置在回采工作面运输巷，通过所述注浆长管路连续向采空区注水成膜胶体泡沫。
进一步地，倾斜煤层超长回采工作面的煤层倾角大于等于8°的煤层，且回采工作面采宽大于等于300m。
进一步地，所述W型工作面通风系统，利用回采工作面运输巷和回采工作面材料巷进风，通过回采工作面回风巷回风，其中回采工作面运输巷标高大于回采工作面材料巷标高。
进一步地，在回采工作面回风巷两侧布置钻场，同侧钻场间距为50m，两侧相邻钻场走向间距为25m，在每个钻场内，向回采工作面采空区方向布置4个所述交错钻场高位钻孔，4个所述交错钻场高位钻孔的终孔距回风巷水平距离分别为10m、15m、20m、25m，距回采工作面顶板高度为8～10m，孔口负压不低于13KPa；当回采工作面推进到距钻场10m时，关闭该钻场内交错钻场高位钻孔，打开下一个同侧钻场内交错钻场高位钻孔开始瓦斯抽采。
进一步地，所述注浆短管路为直径150mm的无缝圆形钢管。
进一步地，所述注浆长管路为直径150mm的无缝圆形钢管。
进一步地，所述固化泡沫的发泡倍数为8～10倍，凝结时间为30～40分钟，能封堵15KPa的气体压力，粘度为4400mpa·s，抗压强度为1.5MPa以上。
进一步地，所述水成膜胶体泡沫的发泡倍数为20～30倍，流动状态下粘度低于1000mpa·s，堆积高度大于3.5m，胶凝时间为15～30min，注入48h后表面能形成一层致密的膜状覆盖物，该膜状覆盖物能承受2500Pa以上的气体压力。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，通过“W”型工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，消除传统“U”型通风存在的上隅角。利用交错钻场高位钻孔替代高抽巷和采空区插管抽采邻近煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，避免了回采工作面瓦斯超限，同时降低了施工高抽巷的成本以及减少了施工采空区插管的繁琐工艺。通过在回采工作面运输巷和回采工作面材料巷布置注浆短钻孔连续向采空区注固化泡沫，封堵采空区进风隅角处漏风通道，抑制向采空区漏风，缩短采空区氧化带范围。通过在回采工作面运输巷布置注浆长钻孔连续向采空区注水成膜胶体泡沫，不仅对采空区中、高位遗煤进行封堵和降温，还能在遗煤表面凝结成一层致密的膜状覆盖物，达到持续隔绝氧气和封堵煤体裂隙的作用；与此同时，水成膜胶体泡沫在煤体表面形成的膜状覆盖物，可以持久有效地抑制采空区瓦斯涌出。
上述协同治理方法构成了瓦斯与煤自燃的立体防控体系，实现了对瓦斯与煤自燃耦合灾害的精准防治，最终达到了倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理的目的，提高了煤矿生产效率，保障了回采工作面的安全生产。
附图说明
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体示意图；
图2为邻近煤层和本煤层赋存示意图；
图3为交错钻场高位钻孔布置示意图；
其中，1运输巷，2材料巷，3回风巷，4回采工作面，5采空区，6注浆短管路，7注浆长管路，8钻场，9交错钻场高位钻孔，10本煤层，11邻近煤层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，以解决上述现有技术存在的问题，构成了瓦斯与煤自燃的立体防控体系，实现了对瓦斯与煤自燃耦合灾害的精准防治，最终达到了倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理的目的，提高了煤矿生产效率，保障了回采工作面的安全生产。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，本发明提供一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，该方法主要针对高瓦斯易自燃倾斜煤层，且回采工作面采宽大于等于300m。
该倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，包括W型工作面通风系统、交错钻场高位钻孔9、注浆短管路6、注浆长管路7，其中采用W型工作面通风系统治理回采工作面4涌出的瓦斯，通过交错钻场高位钻孔9抽采邻近煤层11及本煤层10遗煤涌出的瓦斯，利用在回采工作面运输巷1和回采工作面材料巷2布置注浆短管路6连续向采空区5注固化泡沫，形成堵漏风系统，缩短氧化带范围，通过在回采工作面运输巷1布置注浆长管路连续向采空区5注水成膜胶体泡沫，防止采空区5遗煤自燃。
倾斜煤层超长回采工作面是指本煤层10倾角大于等于8°，且回采工作面4采宽大于等于300m。W型工作面通风系统，利用回采工作面运输巷1和回采工作面材料巷2进风，通过回采工作面回风巷3回风，其中回采工作面运输巷1标高大于回采工作面材料巷2标高。
在回采工作面回风巷3两侧布置钻场8，同侧钻场8间距为50m，两侧相邻钻场8走向间距为25m，在每个钻场8内，向回采工作面采空区5方向布置4个交错钻场高位钻孔9，4个钻孔的终孔距回风巷3水平距离分别为10m、15m、20m、25m，距回采工作面4顶板高度为8～10m，孔口负压不低于13KPa，同侧相邻两个钻场8内施工的钻孔9压茬10m；当回采工作面4推进到其中一个钻场8前10m时，关闭该钻场8内钻孔9，打开下一个同侧钻场8内钻孔9开始瓦斯抽采，如图3，回采工作面4推进到钻场805前10m时，关闭钻场805内交错钻场高位钻孔9，打开下一个同侧钻场803内交错钻场高位钻孔9开始瓦斯抽采，以此类推。
在回采工作面运输巷1和回采工作面材料巷2布置注浆短钻孔6连续向采空区5注固化泡沫，注浆短管路6直径为150mm无缝圆形钢管，随着回采工作面1向前推进，注浆短管路6向前拖动，保证注浆短管路6出口始终位于采空区5内距隅角5～8m位置，实现连续向采空区5注固化泡沫。
在回采工作面运输巷1布置注浆长钻孔7连续向采空区5注水成膜胶体泡沫，注浆长管路7直径为150mm无缝圆形钢管，随着回采工作面1向前推进，注浆长管路7向前拖动，保证注浆长管路7出口始终位于采空区5氧化带位置，实现连续向采空区5注水成膜胶体泡沫。固化泡沫具有发泡倍数高(8～10倍)，凝结时间短(30～40分钟)，封堵性强(能封堵15KPa的气体压力)，流动性好(粘度为4400mpa·s)，抗压强度大(大于1.5MPa)等功能，能够封堵采空区5进风隅角处漏风通道，抑制向采空区5漏风，缩短采空区5氧化带范围。水成膜胶体泡沫具有发泡倍数高(20～30倍)，流动扩散性好(流动状态下粘度低于1000mpa·s)，堆积性强(堆积高度大于3.5m)，胶凝时间短(15～30min)，表面成膜(48h后表面能形成一层致密的膜状覆盖物)，封堵性强(膜状覆盖物能承受2500Pa以上的气体压力)等功能，不仅能对采空区5内中、高位遗煤进行封堵和降温，还能在遗煤表面凝结成一层致密的膜状覆盖物，达到持续隔绝氧气和封堵煤体裂隙的作用；与此同时，水成膜胶体泡沫在煤体表面形成的膜状覆盖物，可以持久有效地抑制采空区5内遗煤瓦斯涌出。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：包括W型工作面通风系统、交错钻场高位钻孔、注浆短管路和注浆长管路，所述W型工作面通风系统用于治理回采工作面涌出的瓦斯，所述交错钻场高位钻孔抽采邻近煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，所述注浆短管路布置在回采工作面运输巷和回采工作面材料巷，且通过所述注浆短管路连续向采空区注固化泡沫形成堵漏风系统；所述注浆长管路布置在回采工作面运输巷，通过所述注浆长管路连续向采空区注水成膜胶体泡沫。
2.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：倾斜煤层超长回采工作面的煤层倾角大于等于8°的煤层，且回采工作面采宽大于等于300m。
3.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：所述W型工作面通风系统，利用回采工作面运输巷和回采工作面材料巷进风，通过回采工作面回风巷回风，其中回采工作面运输巷标高大于回采工作面材料巷标高。
4.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：在回采工作面回风巷两侧布置钻场，同侧钻场间距为50m，两侧相邻钻场走向间距为25m，在每个钻场内，向回采工作面采空区方向布置4个所述交错钻场高位钻孔，4个所述交错钻场高位钻孔的终孔距回风巷水平距离分别为10m、15m、20m、25m，距回采工作面顶板高度为8～10m，孔口负压不低于13KPa；当回采工作面推进到距钻场10m时，关闭该钻场内交错钻场高位钻孔，打开下一个同侧钻场内交错钻场高位钻孔开始瓦斯抽采。
5.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：所述注浆短管路为直径150mm的无缝圆形钢管。
6.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：所述注浆长管路为直径150mm的无缝圆形钢管。
7.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：所述固化泡沫的发泡倍数为8～10倍，凝结时间为30～40分钟，能封堵15KPa的气体压力，粘度为4400mpa·s，抗压强度为1.5MPa以上。
8.根据权利要求1所述的倾斜煤层超长回采工作面瓦斯与煤自燃协同治理方法，其特征在于：所述水成膜胶体泡沫的发泡倍数为20～30倍，流动状态下粘度低于1000mpa·s，堆积高度大于3.5m，胶凝时间为15～30min，注入48h后表面能形成一层致密的膜状覆盖物，该膜状覆盖物能承受2500Pa以上的气体压力。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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