CN112211644B - 一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法 - Google Patents

一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，进行地质调查，确保煤层的厚度不超过四米，在煤矿大功率定向钻机上安装扩孔钻具，确保能实施顶板岩层与煤层结合处的钻孔与底板岩层与煤层结合处的钻孔；在煤层底板抽放巷中先施工穿过底板岩层、通过钻孔造斜导入段进入底部煤岩层结合处施工长钻孔，后施工穿过煤层的穿层钻孔，通过钻孔造斜导入段进入顶部煤岩层结合处施工长钻孔。本发明的有益效果为：可以消除松软煤层巷道掘进时的瓦斯膨胀能，降低掘进过程中的瓦斯涌出量，达到了保障煤层巷道安全、快速掘进的目的。

Description

一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法
技术领域
本发明属于瓦斯治理的技术领域，具体涉及一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法。
背景技术
我国是世界上煤炭开采过程中瓦斯灾害最严重的国家之一，埋深2000m以浅的资源量在36.8万亿m3，其中在松软、瓦斯含量较高的煤层区实施瓦斯治理非常困难，严重影响了煤层巷道的开拓掘进速度，使得松软含瓦斯煤层采掘失调现象非常普遍。目前瓦斯治理的各种压裂，深孔爆破等；但是在松软含瓦斯煤层中钻孔施工困难，表现为打钻过程喷孔、卡钻、顶钻现象严重，即使暂时完成了瓦斯治理钻孔的施工，很快出现煤层瓦斯治理钻孔塌孔、堵孔的现象，使得瓦斯治理的“战场”消失，治理空间和时间非常局促，根本不能有效实施瓦斯治理，最终形成煤层巷道无法掘进，造成采掘失调，无法形成开采煤炭的回采工作面，影响了煤炭企业的可持续发展。因此，在松软含瓦斯煤层中有效实施瓦斯治理钻孔，并能保证施工完成的瓦斯治理钻孔成孔好、不塌孔，为瓦斯治理提供可靠、稳定的时间和空间，保证松软含瓦斯煤层煤层巷道及时、安全掘进，实现煤矿企业可持续发展。
发明内容
本发明提供一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，可以消除松软煤层巷道掘进时的瓦斯膨胀能，降低掘进过程中的瓦斯涌出量，达到了保障煤层巷道安全、快速掘进的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，具体步骤为：
S1、进行地质调查，确保煤层的厚度不超过4m，将煤矿大功率定向钻机上安装大直径钻具和扩孔钻具，煤矿大功率定向钻机放置在底板抽放巷，确保能实施顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔；
S2、在煤层底板抽放巷中先后施工穿过底板岩层和煤层的穿层钻孔，通过钻孔造斜导入段进入底部煤岩层结合处的，然后用同样的步骤施工钻孔造斜导入段到达顶部煤岩层结合处；
S3、分别施工顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔的主体阶段，钻孔轨迹保持在煤岩结合层处钻进，以顶板岩层与煤层结合处的钻孔为例，钻孔上部二分之一为岩层，钻孔下部二分之一为煤层，底板岩层与煤层结合处的钻孔的结构与顶板岩层与煤层结合处的钻孔近似，同时观测钻屑情况和随钻判识分析，确保钻孔始终位于煤岩结合处中部；
S4、参照煤矿瓦斯治理钻孔抽采影响半径，顶、底板煤岩层位置至少有一条以上投影位置落在预定煤层巷道中央的长钻孔，顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔长度不低于300m，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔中施工多个钻孔扩孔段，对钻孔扩孔段进行多次扩孔卸压，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔附近的煤层中形成裂隙发育的主裂缝、次生裂缝，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔的平行方向上施工足够数量的与顶板岩层与煤层结合处的钻孔结构近似的钻孔，在底板岩层与煤层结合处的钻孔的平行方向上施工足够数量的与底板岩层与煤层结合处的钻孔结构近似的钻孔，确保多个钻孔的影响范围涵盖煤巷掘进条带法定的控制范围；
S5、上述步骤为一个施工循环，根据预定掘进煤层巷道的长度重复多次循环施工，每个循环之间采用搭茬衔接技术，使钻孔对煤体的卸压、瓦斯抽采影响范围相连或重合，保证钻孔长度轨迹全覆盖预定掘进煤层巷道，瓦斯治理区域不留空白带，钻孔施工完成后，实施瓦斯连抽作业，达到瓦斯治理达标，消除瓦斯膨胀能。
进一步的，施工用大直径钻具的直径不小于113mm，扩孔后直径不小于250mm。
进一步的，钻孔扩孔段的中心线与所对应的顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔的中心线位于同一直线。
进一步的，顶板岩层与煤层结合处的钻孔、底板岩层与煤层结合处的钻孔在施工时，确保钻孔煤岩层钻遇率大于百分之九十七，全煤层钻遇率小于百分之一。
进一步的，顶、底板煤岩结合处施工钻孔数量与范围如下：倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m（均为沿煤层层面方向的距离，下同），下帮至少10m；其他煤层为巷道两侧轮廓线外至少各15m；钻孔长度大于300m；顶、底板煤岩层结合处保证各有一条钻孔轨迹在预定煤层巷道中央，在钻孔施工过程中可以根据需要分段扩孔卸压或者全孔段扩孔卸压，保证直接的卸压、抽采瓦斯效果。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明中，本发明的方法在现有技术难题的基础上，充分利用煤岩结合处施工钻孔，钻孔在岩石层中的部分不塌孔、不堵孔，岩石钻屑易于控制；同时利用施工过程中煤层中钻孔卸压、扰动作用，使瓦斯通过在岩层钻孔中的通道源源不断的被抽取出去，完全符合以卸压和瓦斯抽采为理论基础的瓦斯治理技术，可以消除松软煤层巷道掘进时的瓦斯膨胀能，降低掘进过程中的瓦斯涌出量，达到了保障煤层巷道安全、快速掘进的目的。
附图说明
图1为本发明的施工示意图；
图2为钻孔扩孔段的放大图；
图3为图1中A-A的剖面图。
图中：1.顶板岩层，2.顶板岩层与煤层结合处的钻孔，3.钻孔扩孔段，4.煤层，5.底板岩层与煤层结合处的钻孔，6.顶部煤岩层结合处，7.底板岩层，8.第一钻孔造斜导入段，9.次生裂缝，10.主裂缝，11.底部煤岩层结合处，12.第二钻孔造斜导入段。
具体实施方式
实施例：如图1、图2、图3所示，S1、进行地质调查，确保煤层4的厚度不超过四米，将煤矿大功率定向钻机上安装大直径钻具和扩孔钻具，将煤矿大功率定向钻机位置放置在底板抽巷中，确保能实施顶板岩层与煤层结合处的钻孔2与底板岩层与煤层结合处的钻孔5；S2、在煤层底板抽放巷中先后施工穿过底板岩层7和煤层4的穿层钻孔，通过钻孔造斜导入段8进入底部煤岩层结合处11的，然后用同样的步骤施工钻孔造斜导入段12到达顶部煤岩层结合处6；S3、分别施工顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5的主体阶段，钻孔轨迹保持在煤岩结合层处钻进，以顶板岩层与煤层结合处的钻孔2为例，钻孔上部二分之一为岩层，钻孔下部二分之一为煤层，底板岩层与煤层结合处的钻孔5的结构与顶板岩层与煤层结合处的钻孔2近似，同时观测钻屑情况和随钻判识分析，确保钻孔始终位于煤岩结合处中部；
S4、参照煤矿瓦斯治理钻孔抽采影响半径，顶、底板煤岩层位置至少有一条以上投影位置落在预定煤层巷道中央的长钻孔，顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5长度不低于300m，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5中施工多个钻孔扩孔段3，对钻孔扩孔段3进行多次扩孔卸压，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5附近的煤层中形成裂隙发育的主裂缝10、次生裂缝9，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔2的平行方向上施工足够数量的与顶板岩层与煤层结合处的钻孔2结构近似的钻孔，在底板岩层与煤层结合处的钻孔5的平行方向上施工足够数量的与底板岩层与煤层结合处的钻孔5结构近似的钻孔，确保多个钻孔的影响范围涵盖煤巷掘进条带法定的控制范围；S5、上述步骤为一个施工循环，根据预定掘进煤层巷道的长度重复多次循环施工，每个循环之间采用搭茬衔接技术，使钻孔对煤体的卸压、瓦斯抽采影响范围相连或重合，保证钻孔长度轨迹全覆盖预定掘进煤层巷道，瓦斯治理区域不留空白带，钻孔施工完成后，实施瓦斯连抽作业，达到瓦斯治理达标，消除瓦斯膨胀能。施工用大直径钻具的直径不小于113mm，扩孔后直径不小于250mm，钻孔扩孔段3的中心线与所对应的顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5的中心线位于同一直线，顶板岩层与煤层结合处的钻孔2、底板岩层与煤层结合处的钻孔5在施工时，确保钻孔煤岩层钻遇率大于百分之九十七，全煤层钻遇率小于百分之一，顶、底板煤岩结合处施工钻孔数量与范围如下：倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m（均为沿煤层层面方向的距离，下同），下帮至少10m；其他煤层为巷道两侧轮廓线外至少各15m；钻孔长度大于300m；顶、底板煤岩层结合处保证各有一条钻孔轨迹在预定煤层巷道中央，在钻孔施工过程中可以根据需要分段扩孔卸压或者全孔段扩孔卸压，保证直接的卸压、抽采瓦斯效果。

Claims (5)

1.一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，其特征在于，具体步骤为：
S1、进行地质调查，确保煤层（4）的厚度不超过4m，在煤矿大功率定向钻机上安装大直径钻具和扩孔钻具，煤矿大功率定向钻机放置在底板抽放巷，确保能实施顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）与底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）；
S2、在煤层底板抽放巷中先后施工穿过底板岩层（7）和煤层（4）的穿层钻孔，通过第一钻孔造斜导入段（8）进入底部煤岩层结合处（11），然后用同样的步骤施工第二钻孔造斜导入段（12）到达顶部煤岩层结合处（6）；
S3、分别施工顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）的主体阶段，钻孔轨迹保持在煤岩结合层处钻进，顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2），钻孔上部二分之一为岩层，钻孔下部二分之一为煤层，底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）的结构与顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）相同，同时观测钻屑情况和进行随钻判识分析，确保钻孔始终位于煤岩结合处中部；
S4、参照煤矿瓦斯治理钻孔抽采影响半径，顶、底板煤岩层位置至少有一条以上投影位置落在预定煤层巷道中央的长钻孔，顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）长度不低于300m，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）中施工多个钻孔扩孔段（3），对钻孔扩孔段（3）进行多次扩孔卸压，在顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）附近的煤层中形成裂隙发育的主裂缝（10）、次生裂缝（9），在顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）的平行方向上施工足够数量的与顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）结构相同的钻孔，在底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）的平行方向上施工足够数量的与底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）结构相同的钻孔，确保多个钻孔的影响范围涵盖煤巷掘进条带法定的控制范围；
S5、上述步骤为一个施工循环，根据预定掘进煤层巷道的长度重复多次循环施工，每个循环之间采用搭茬衔接技术，使钻孔对煤体的卸压、瓦斯抽采影响范围相连或重合，保证钻孔长度轨迹全覆盖预定掘进煤层巷道，瓦斯治理区域不留空白带，钻孔施工完成后，实施瓦斯连抽作业，达到瓦斯治理达标，消除瓦斯膨胀能。
2.根据权利要求1所述的一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，其特征在于：施工用大直径钻具的直径不小于113mm，扩孔后直径不小于250mm。
3.根据权利要求1所述的一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，其特征在于：钻孔扩孔段（3）的中心线与所对应的顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）的中心线位于同一直线。
4.根据权利要求1所述的一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，其特征在于：顶板岩层与煤层结合处的钻孔（2）、底板岩层与煤层结合处的钻孔（5）在施工时，确保钻孔煤岩层钻遇率大于百分之九十七，全煤层钻遇率小于百分之一。
5.根据权利要求1所述的一种松软含瓦斯煤层煤巷条带保障煤巷掘进的方法，其特征在于：顶、底板煤岩结合处施工钻孔数量与范围如下：倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外的沿煤层层面方向的距离为至少20m，下帮至少10m；其他煤层为巷道两侧轮廓线外的沿煤层层面方向的距离为至少各15m；钻孔长度大于300m；顶、底板煤岩层结合处保证各有一条钻孔轨迹在预定煤层巷道中央，在钻孔施工过程中根据需要分段扩孔卸压或者全孔段扩孔卸压，保证直接的卸压、抽采瓦斯效果。
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