CN111577282A - 一种高低负压分源煤矿瓦斯抽放工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高低负压分源煤矿瓦斯抽放工艺，包括抽采钻孔及钻场布置工艺和高、低负压分源瓦斯抽采工艺；是在回风巷中的采空区侧每间距100m布置钻场；在每个钻场中向上覆卸压煤层的斜上方打瓦斯抽采孔，称为高位钻孔；在钻场中打穿过上覆卸压煤层的钻孔，在井下建立ZWY系列井下移动式瓦斯抽放泵站，在工作面回风巷敷设Φ250mm瓦斯抽放专用管路和Φ400mm瓦斯抽放专用管路，抽放上覆卸压煤层的瓦斯和预抽放上覆邻近煤层层的瓦斯，在上隅角以外30m范围内敷设的Φ800mm骨架风筒对工作面上隅角实行敞口式低负压瓦斯抽放。

Description

一种高低负压分源煤矿瓦斯抽放工艺
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽放技术。
背景技术
煤矿开采煤层埋深超过800m后，回采工作面的隅角处普遍出现瓦斯超限现象，绝对瓦斯涌出量超过20m3/min，经煤层瓦斯基本参数测定分析，主要是在本层回采中，采空区的上覆岩层随之垮落，垮落垮落高度一般20-40米，之上的煤岩层直至地表慢慢塌陷，邻近垮落高度的上覆邻近煤层得到卸压(称为邻近卸压煤层)，邻近卸压煤层的瓦斯得到释放，会涌出集聚在本层回采工作面隅角处。由于瓦斯集聚于隅角处，靠正常的“通风”技术难以解决超限问题。由于瓦斯来源于上覆邻近煤层，无法采用常规的抽采方法对瓦斯抽放治理，到目前并没有找到行之有效的技术措施，使煤矿生产存在极大的安全隐患。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种高低负压分源方式的煤矿瓦斯抽放技术。
一种高低负压分源方式的煤矿瓦斯抽放工艺，其特征在于，包括如下工艺：
第一、抽采钻孔及钻场布置
第1.1.在本煤层回风巷中的采空区侧每间距100m布置钻场；
第1.2.在每个钻场中朝着上覆临近卸压煤层的斜上方打瓦斯抽采孔，称为高位钻孔；每个钻场中高位钻孔布置3层，每层3组；其中三层的终孔高度分别距离本开采煤层顶板以上高度20m、30m、40m；三组的内错距离分别为：5m、15m、25m，即抽采半径5m；三组钻孔的终孔间距分别为5m.15m.25m，即终孔平面间距10m使每组抽采半径达到5m；前后两钻场的终孔位置搭接距离50m；
第1.3.在钻场中打穿层钻孔，穿层钻孔指穿过上覆临近卸压煤层后直达再上一层煤层的钻孔；穿层钻孔用于开采前期邻近煤层的瓦斯预抽和开采后期采空区卸压煤层的瓦斯抽采；钻孔布置方式如同高位钻孔，其中前后两钻场的穿层钻孔搭接距离为30m；
第二、高、低负压分源瓦斯抽采工艺
第2.1.在井下建立ZWY系列井下移动式瓦斯抽放泵站，瓦斯抽放泵站安装三台ZWY系列移动式瓦斯抽放泵，实现三泵联管，两泵工作，一泵备用；
在工作面回风巷敷设Φ250mm瓦斯抽放专用管路和Φ400mm瓦斯抽放专用管路；
第2.2.利用Φ250mm瓦斯抽放专用管路，通过高位钻孔抽放上覆卸压煤层的瓦斯；通过穿层钻孔高负压预抽放上覆邻近煤层层的瓦斯，亦称为高负压瓦斯抽采；
第2.3.在上隅角以外30m范围内敷设的Φ800mm骨架风筒，风筒进入上隅角以内0.5～3.0m，再利用Φ400mm瓦斯抽放专用管路对工作面上隅角实行敞口式低负压瓦斯抽放，亦称为低负压瓦斯抽采。
本发明的积极效果：
本发明解决了煤矿井下开采因受上覆煤层瓦斯涌出影响，造成工作面瓦斯超限后、利用现有“通风”技术和抽采方法难以解决的超限问题。通过实施高低负压分源瓦斯抽采，回采工作面瓦斯抽采率达90％，工作面风排瓦斯量仅占瓦斯总量10％，使隅角及工作面瓦斯浓度稳定在0.15％以下，使“高瓦斯”工作面变“低瓦斯”工作面开采，危险性降到最低；而且通过抽采使90％的瓦斯得到能源利用，避免排入大气造成空气污染。通过穿层钻孔可在开采前期“预抽放”上覆邻近煤层的瓦斯，降低上覆卸压煤层开采时的瓦斯涌出量，在开采后期还可对上覆邻近煤层采空区的瓦斯继续进行抽采。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是高位钻孔平面布置图；
图2是高位钻孔立面布置图；
图3是穿层钻孔平面布置图；
图4是穿层钻孔立面布置图。
具体实施方式：
下面以某矿区为例进一步说明本发明的高低负压分源煤矿瓦斯抽放工艺。
某矿区共有九层煤可采，从上至下煤层编号从1-9；其中第1、3上、3、5、9上、9层煤可采，具体煤层参数见表1；煤层开采顺序从第九层开始，一层层向上开采。经地质勘查煤层中赋有瓦斯，在开采9层煤时，工作面的瓦斯在通风中已顺利排出，但回采工作面的隅角处普遍出现瓦斯超限现象，绝对瓦斯涌出量超过20m3/min，经煤层瓦斯基本参数测定分析，瓦斯主要来自邻近卸压煤层，原因如背景技术所述，隅角处瓦斯靠正常的“通风”难以解决，因此采用本发明技术。
表1：九层煤与各煤层层间距数据表
Figure BDA0002507921680000031
实施时，高低负压分源煤矿瓦斯抽放工艺布置在第一采区9层煤第五回采工作面(简称1905工作面)。回采工作面基本参数：工作面走向1300～2000m、面长130～180m、平均采高4m。
具体工艺如下：
一，抽采钻孔及钻场布置工艺
1、如图1图2所示，在9层煤第一采区的第五回采工作面回风巷中的采空区侧分别布置若干钻场，钻场间距100m。
2、在每个钻场中朝着上覆临近卸压煤层的斜上方打瓦斯抽采孔，称为高位钻孔；从图1图2看出，每个钻场中高位钻孔布置3层，每层3组；其中三层的终孔高度分别距离本开采煤层顶板以上高度20m、30m、40m，从图2的标高值看出，三层钻孔的最上一层终孔进入5层煤中；三组的内错距离分别为：5m、15m、25m，即抽采半径5m；三组钻孔的终孔间距分别为5m.15m.25m，即终孔平面间距10m使每组抽采半径达到5m；前后两钻场的终孔位置搭接距离50m；
3、如图3图4所示，在钻场中打穿层钻孔，穿层钻孔指穿过上覆临近卸压煤层后直达再上一层煤层的钻孔；穿层钻孔用于前期邻近煤层的瓦斯“预抽”和后期采空区“卸压煤层”的瓦斯抽采；钻孔布置方式如同高位钻孔，其中前后两钻场的穿层钻孔搭接距离为30m；从图4标高值看出，三层钻孔的最上一层终孔进入第3层煤；
二，高、低负压分源瓦斯抽采工艺
1、在井下建立ZWY系列井下移动式瓦斯抽放泵站，瓦斯抽放泵站安装三台ZWY系列移动式瓦斯抽放泵，实现“三泵联管，两泵工作，一泵备用”；
在第一采区9层煤第五回采工作面回风巷敷设Φ250mm瓦斯抽放专用管路和Φ400mm瓦斯抽放专用管路；
2、利用Φ250mm瓦斯抽放专用管路，通过高位钻孔高负压抽放上覆卸压煤层(即9上、5煤层)的瓦斯；通过穿层钻孔低负压“预抽放”上覆邻近煤层(即3、3上煤层)。
3、在第一采区9层煤第五回采工作面上隅角以外30m范围内，敷设的Φ800mm骨架风筒，风筒进入上隅角以内0.5～3.0m，再利用Φ400mm瓦斯抽放专用管路对第五回采工作面上隅角实行“敞口式”低负压瓦斯抽放。
待开采5煤层时，还可利用高位钻孔低负压抽放5煤层采空区由3、3上煤层涌出来的瓦斯。
为便于对本发明的理解，下面说明一下本领域传统的高、低负压抽采瓦斯的有关知识。高负压抽采一般抽顺层瓦斯,也叫本煤层瓦斯抽放，要求空口负压不低于13KPa＝1.3兆帕。低负压抽采一般抽采空区瓦斯,即采过的煤层回风瓦斯。一般不低于4KPa＝0.4兆帕。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种高低负压分源方式的煤矿瓦斯抽放工艺，其特征在于，包括如下工艺：
第一、抽采钻孔及钻场布置
第1.1.在本煤层回风巷中的采空区侧每间距100m布置钻场；
第1.2.在每个钻场中朝着上覆临近卸压煤层的斜上方打瓦斯抽采孔，称为高位钻孔；每个钻场中高位钻孔布置3层，每层3组；其中三层的终孔高度分别距离本开采煤层顶板以上高度20m、30m、40m；三组的内错距离分别为：5m、15m、25m，即抽采半径5m；三组钻孔的终孔间距分别为5m.15m.25m，即终孔平面间距10m使每组抽采半径达到5m；前后两钻场的终孔位置搭接距离50m；
第1.3.在钻场中打穿层钻孔，穿层钻孔指穿过上覆临近卸压煤层后直达再上一层煤层的钻孔；穿层钻孔用于开采前期邻近煤层的瓦斯预抽和开采后期采空区卸压煤层的瓦斯抽采；钻孔布置方式如同高位钻孔，其中前后两钻场的穿层钻孔搭接距离为30m；
第二、高、低负压分源瓦斯抽采工艺
第2.1.在井下建立ZWY系列井下移动式瓦斯抽放泵站，瓦斯抽放泵站安装三台ZWY系列移动式瓦斯抽放泵，实现三泵联管，两泵工作，一泵备用；
在工作面回风巷敷设Φ250mm瓦斯抽放专用管路和Φ400mm瓦斯抽放专用管路；
第2.2.利用Φ250mm瓦斯抽放专用管路，通过高位钻孔抽放上覆卸压煤层的瓦斯；通过穿层钻孔高负压预抽放上覆邻近煤层层的瓦斯，亦称为高负压瓦斯抽采；
第2.3.在上隅角以外30m范围内敷设的Φ800mm骨架风筒，风筒进入上隅角以内0.5～3.0m，再利用Φ400mm瓦斯抽放专用管路对工作面上隅角实行敞口式低负压瓦斯抽放，亦称为低负压瓦斯抽采。
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