CN112211666B - 一种采煤工作面盲区判别方法 - Google Patents

Abstract

一种采煤工作面盲区判别方法，包括采煤工作面地质构造带盲区判定法、采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法和采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法，采煤工作面地质构造带盲区判定法、采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法、采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法结合使用。其通过上述的判定法一，将地质构造带直接判定为盲区后，就会针对地质构造带实施盲区处理措施，后期安全效果显著；通过上述的判定法一、判定法二及判定法三，实现盲区判定方法多样，可充分将工作面盲区定位，方便后期的盲区治理；本采煤工作面盲区判别方法中基础资料均为日常工作中准备的资料，因此盲区的判定都十分简便，特别利于煤与瓦斯突出矿井推广应用；还具有安全性高的优异特点。

Description

一种采煤工作面盲区判别方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯排放技术领域，具体而言，涉及一种采煤工作面 盲区判别方法。

背景技术

煤矿瓦斯抽采是煤矿开采重要的步骤，尤其针对煤与瓦斯突出的单一 煤层开采矿井。井采用预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，其中采煤工作面 采用顺层预抽钻孔预抽煤层瓦斯。采煤工作面的预抽钻孔设计满足《煤矿 安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》相关要求，且钻孔设计符合钻孔 抽采半径要求，但区域防突措施在实施过程中受多种因素影响造成区域防 突措施效果不能达到预期效果，从而导致各采掘工作面出现不同程度的钻孔空白带和抽采空白带，为后期煤巷掘进及工作面回采埋下了巨大的安全 隐患。

其中，目前常用的方法包括采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法，由 技术员根据钻孔竣工资料绘制钻孔竣工图，将钻孔施工不到位的区域标注 为盲区，如附图1所示，其中涉及有风巷1、机巷2、工作面切眼3以及钻 设的抽采钻孔4，以此确定盲区5的分布范围。

该采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法，其盲区查找方法单一，只能 查找到一种工作面抽采盲区，不能对工作面所有盲区进行定位，给采煤工 作面留下了安全隐患。

发明内容

本发明的目的包括提供一种采煤工作面盲区判别方法，其通过上述的 判定法一，将地质构造带直接判定为盲区后，就会针对地质构造带实施盲 区处理措施，后期安全效果显著；通过上述的判定法一、判定法二及判定 法三，实现盲区判定方法多样，可充分将工作面盲区定位，方便后期的盲 区治理；本采煤工作面盲区判别方法中基础资料均为日常工作中准备的资 料，因此盲区的判定都十分简便，特别利于煤与瓦斯突出矿井推广应用； 还具有安全性高的优异特点。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种采煤工作面盲区判别方法，包括采煤工作面地质构造带盲区判定 法、采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法和采煤工作面钻孔抽采资料分析 判定法，采煤工作面地质构造带盲区判定法包括将地质构造带区域判定为 盲区，采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法包括工作面实施顺层区域防突 措施完毕后，由技术员根据钻孔竣工资料绘制钻孔竣工图，将钻孔施工不 到位的区域标注为盲区，采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法包括回采工 作面顺层预抽钻孔施工完毕后，由瓦斯抽采参数测定人员定期对所有单孔 抽采情况进行测定，根据设定时间内测定结果进行分析，将单孔抽采效果 差的区域判定为盲区，采煤工作面地质构造带盲区判定法、采煤工作面钻 孔竣工资料分析判定法、采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法结合使用。

进一步地，采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法中单孔抽采情况包括 抽采负压和抽采浓度。

进一步地，地质构造带必须在布置工作面煤巷时就要收集数据，每次 煤巷掘进过程中煤层发生异常变化时，都要将该区域划分为地质构造带。

进一步地，包括对矿井煤层瓦斯抽放参数详细考察，确定钻孔孔参数， 工作面预抽钻孔对工作面煤层进行全覆盖控制，设计无空白带；

机巷、风巷进行独立抽采，并连接地面抽放泵输入瓦斯发电厂；

实施采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法；

实施采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法；

假设具体工作面存在瓦斯灾害隐蔽盲区；

对机巷侧走向断带层附近瓦斯治理；

对瓦斯预抽钻孔孔深未达到设计要求、且钻孔抽采半径不能全覆盖空 白区域进行补充处理；

对部分钻孔单孔抽采浓度达不到要求，依据记录参数划定区域采取补 充措施；

对工作面瓦斯灾害隐蔽盲区治理，实施中深孔爆破技术。

进一步地，对机巷侧走向断带层附近瓦斯治理，待机巷掘进过完走向 断层后，实施探煤工程，掌握煤层结构，确定断裂构造；于施工区域施工 穿层抽放钻孔；在机巷向断层上盘施工短距离顺层抽放钻孔，对断层上盘 煤层区域消突；对机巷走向断层构造段进行挑顶改造；待巷道坡顶完成后， 于该段施工抽放钻孔，解决断层下盘煤层瓦斯抽采治灾问题；工作面回采 至断层影响区域时，制定过断层期间的转向防突措施，指明防突措施钻孔 包括个数、范围以及孔参数，同时依据现场验证钻孔的宏观现象决定是否 增加局部防突措施钻孔。

进一步地，对瓦斯预抽钻孔孔深未达到设计要求、且钻孔抽采半径不 能全覆盖空白区域，必须实施补充预抽钻孔，钻孔布置于钻孔未达到设计 要求的区域内钻孔一定范围内，对原有钻孔直接进行封堵停抽，补充钻孔 施工完毕后立即投抽。

进一步地，对部分钻孔单孔抽采浓度达不到要求，依据记录参数划定 区域采取补充措施，补充措施选用重新施工顺层预抽钻孔，且在施工过程 中保证钻孔封孔质量，对原有抽放效果差的钻孔进行封堵停抽，以保证新 施工钻孔的抽采效果，同时解决原有钻孔抽采浓度低的情况。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、通过上述的判定法一，将地质构造带直接判定为盲区后，就会针对 地质构造带实施盲区处理措施，后期安全效果显著；

2、通过上述的判定法一、判定法二及判定法三，实现盲区判定方法多 样，可充分将工作面盲区定位，方便后期的盲区治理；

3、本采煤工作面盲区判别方法中基础资料均为日常工作中准备的资 料，因此盲区的判定都十分简便，特别利于煤与瓦斯突出矿井推广应用；

4、还具有安全性高的优异特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些 实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法中标注 盲区的示意图。

图标：1-风巷，2-机巷，3-工作面切眼，4-抽采钻孔，5-盲区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发 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作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。

实施例1

本实施例的目的在于提供一种采煤工作面盲区判别方法，该判别方法 由三种判定法组成。三种判定法是并列关系，分别是“采煤工作面地质构 造带盲区判定法”、“采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法”和“采煤工 作面钻孔抽采资料分析判定法”，以下叙述中分别简称为“判定法一”、 “判定法二”和“判定法三”。

发明人发现，在煤与瓦斯突出的单一煤层开采矿井中针对煤矿瓦斯抽 采中，由于区域防突措施在实施过程中受多种因素影响造成区域防突措施 西效果不能达到预期效果，从而导致各采掘工作面出现不同程度的钻孔空 白带和抽采盲区，为后期煤巷掘进及工作面回采埋下了巨大的安全隐患， 威胁职工的生命安全，破坏矿井的安全生产。

其中关于实施过程中的多种影响因素，发明人经过研究，根据瓦斯灾 害盲区的形成原因划分为五大类盲区：地质构造带盲区、瓦斯灾害治理巷 道施工盲区、瓦斯灾害钻孔施工盲区、瓦斯灾害抽采盲区、瓦斯灾害隐蔽 盲区，包括，

(1)地质构造带盲区：将断层带区域、煤层增厚或变薄区域判定为地 质构造带盲区，由于井下地质构造带区域因煤厚及位置发生剧烈变化，导 致钻孔施工难度急剧增加，钻孔施工效果达不到预期要求，从而形成瓦斯 灾害盲区。

(2)瓦斯灾害治理巷道施工盲区：区分为三类，分别是①在成形的煤 巷底抽巷和对应被治灾区域位置平距较大时，需要设计成平孔和俯孔，钻 机施工时由于钻头轨迹会因自身质量及孔内岩性情况发生变化，达不到设 计孔底位置，多个钻孔轨迹施工时偏差导致不能按照设计要求对治灾区域 进行覆盖式治灾而形成局部瓦斯灾害盲区；②由于突出矿井煤巷掘进前必 须实施区域防突措施、且区域防突措施必须控制煤巷掘进前方20m以上，矿井存在已竣工的底板瓦斯抽放巷长度没有超过对应煤巷长度20m(超前距 20m)，导致钻机必须在底板瓦斯抽放巷末端设计不同方位角施工扇形钻孔， 在施工异方位扇形孔时加大了钻孔施工误差，致使钻孔控制范围内易存在 瓦斯治灾盲区，后期掘进存在一定安全威胁；③已竣工底板瓦斯抽放巷存 在因起坡或落平导致该段巷道高度偏低的情况，存在上述情况的底板瓦斯 抽放巷在该段施工煤层穿层预抽钻孔时，往往不能够正常安设钻机，巷道高度不够导致钻机不能施工大倾角钻孔，为解决这种情况，就必须在起坡 点或落平点施工异方位扇形钻孔来控制斜坡段对应煤巷区域，以达到预抽 作用，如图1。但是，根据当前施钻水平及设备限制，施工异方位扇形钻孔 往往存在较大误差，从而使煤巷区域防突措施范围内存在局部治灾盲区， 对后期掘进存在一定安全威胁。

(3)瓦斯灾害钻孔施工盲区：①在底板瓦斯抽放巷位置、长度、高度 有缺陷的地段施工的区域预抽钻孔孔底误差大，易形成瓦斯灾害盲区；② 施工队按工作面区域防突措施设计施工顺层预抽钻孔时，因垮孔、喷孔、 卡钻及孔内煤层发生变化导致钻孔不能达到设计孔深，最后导致该区域存 在瓦斯灾害盲区；③施工队在施工顺层预抽钻孔过程中，若钻孔方位发生 偏差，则钻孔有很大几率和旁边钻孔发生穿孔现象，从而导致应该控制的 区域而没有被控制，形成瓦斯灾害盲区；同时若钻孔孔内煤层松软发生变 化时，将影响钻孔内钻头走向，从而出现相邻钻孔穿孔现象。

(4)瓦斯灾害抽采盲区：①预抽钻孔抽采半径和预抽时间成正比，倘 若抽采时间达不到要求，则会导致原设的钻孔其区域防突措施达不到全覆 盖要求，而形成瓦斯灾害盲区；②由于特殊的钻孔负压低、浓度低、钻孔 漏气、煤壁漏气等时，导致局部瓦斯抽放效果达不到抽采达标要求，属于 抽采盲区；以及工作面达到设计抽放时间后进行校检，若没达到预期效果 则属于抽采效果差的抽采盲区。

(5)瓦斯灾害隐蔽盲区：采煤工作面煤层情况以目前煤矿技术还无法 将工作面煤层内部精确显示出来，采煤工作面可能存在“煤包”(局部煤 厚增厚，但无地质构造等)的情况，在该区域施工的预抽钻孔深度及抽放 效果均符合要求，但煤层厚度大于预抽钻孔抽采半径，将该类盲判定为瓦 斯灾害隐蔽盲区。

发明人对瓦斯灾害盲区的形成原因深入分析后，发现目前常用的采煤 工作面钻孔竣工资料分析判定法只能简单的判断处未实施钻孔的盲区，对 于其他各种形式的盲区并无深入探究，发明人在进一步的研究提出了三种 可实施技术方案，具体包括，

(1)方案一：通过常规办法清理工作面瓦斯抽采盲区，即工作面实施 区域防突措施效果检验时，对检验结果较大或有异常的地方实施补充区域 防突措施钻孔或者待采煤工作面回采至该区域时直接实施局部防突措施 (排放孔)。该方案的优点是投入的人力较少，对工作面安装及回采不会 造成运输影响，工作面从区域钻孔开始施工到工作面开始生产所需要的时 间最短。但该方案存在缺点包括工作面区域防突措施效果检验钻孔布置是30～50m布置1个，中间间隔较大，不能有效的识别所有抽采盲区，因此工 作面在回采工程中将遇见大量的“地雷”，矿井的安全生产将得不到有效 保障。

(2)方案二：通过多方位抽采盲区查找办法将工作面抽采盲区全部进 行定位，防治措施均采用局部防突措施。该方案的优点是工作面抽采盲区 均能定位，局部防突措施能实现精准实施用以解决工作面盲区问题。且工 作面从区域钻孔开始施工到工作面开始生产所需要的时间也最短。但该方 案存在缺点包括工作面在回采过程中将实施大量的的局部防突措施钻孔， 耗费大量的人力和时间，施钻人员将直面抽采盲区，危险程度大。

(3)方案三：通过多方位抽采盲区查找办法将工作面抽采盲区全部进 行定位，再针对各个瓦斯灾害盲区分类别实施治理措施，达到以点对点的 治理效果。本方案存在优点包括所有定位出的瓦斯灾害盲区在回采前均采 取了补充措施进行治理，提前消除工作面回采期间的安全威胁，为回采过 程中人员安全提供有力保障。缺点为耗时长、人力消耗大、易与工作面其 他工作相互影响。

遵从煤矿生产以“安全生产”为最终目标的原则，最终发明人采用上 述方案三作为解决煤矿瓦斯抽采盲区判断及后续处理的可实施方案，采用 投入大量人力物力为矿井的安全生产铺平道路。

具体地，该方案中多方位抽采盲区查找办法包括“判定法一”、“判 定法二”和“判定法三”。

判定法一(采煤工作面地质构造带盲区判定法)：根据地质构造本身 性质及矿井多年的回采经验，回采工作面只要存在地质构造，则该区域煤 层厚度将增厚至原煤层厚度的2-3倍、煤层硬度将急剧降低，软分层厚度 增加、煤夹矸厚度增厚，抽采钻孔施工质量及抽采效果都将大打折扣，远 达不到正常水平，因此地质构造带区域一定是盲区。

判定法二(采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法)：工作面实施顺层 区域防突措施完毕后，由技术员根据钻孔竣工资料绘制钻孔竣工图，将钻 孔施工不到位的区域标注为盲区。

判定法三(采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法)：回采工作面顺层 预抽钻孔施工完毕后，由瓦斯抽采参数测定人员定期对所有单孔抽采情况 (包括抽采负压、抽采浓度)进行测定，根据半年(一段时间)内测定结 果进行分析，将单孔抽采效果差的区域判定为盲区。

需要注意的是：(1)采煤工作面地质构造带必须在布置工作面煤巷时 就要收集数据，每次煤巷掘进过程中煤层发生异常变化时，都要将该区域 划分为地质构造带；(2)工作面顺层钻孔竣工资料必须准确，要求钻孔施 工过程中要加强钻孔的验孔工作，防止出现假孔的情况；(3)工作面顺层 钻孔抽采数据收集必须准确，以达到精准定盲区的目的；(4)盲区判定方 法简单，利于煤与瓦斯突出矿井推广。

通过上述的判定法一，将地质构造带直接判定为盲区后，就会针对地 质构造带实施盲区处理措施，后期安全效果显著；通过上述的判定法一、 判定法二及判定法三，实现盲区判定方法多样，可充分将工作面盲区定位， 方便后期的盲区治理；本采煤工作面盲区判别方法中基础资料均为日常工 作中准备的资料，因此盲区的判定都十分简便，特别利于煤与瓦斯突出矿 井推广应用；还具有安全性高的优异特点。

实施例2

本实施例针对实施例1中采煤工作面盲区判别方法通过判定法一、判 定法二和判定法三确定采煤工作面盲区，对相应的盲区后期治理措施进行 简要描述，具体如下：

对矿井煤层瓦斯抽放参数详细考察，依据具体情形于煤层设置排孔进 行抽放控制，并确定相应孔参数，工作面预抽钻孔对工作面煤层进行全覆 盖控制，设计无空白带；

机巷、风巷采用独立的抽采系统，单独累计抽采量，于机巷、风巷分 别铺设瓦斯抽采管，后汇入瓦斯抽采干管，至地面抽放泵，入瓦斯发电厂 变废为宝；

对工作面竣工材料分析，划出工作面顺层钻孔施工孔深未达到设计深 度的瓦斯抽采盲区；

依据判定法三，对所有预抽单孔自投抽开始隔段时间测定单孔参数(包 括单孔瓦斯浓度)，将连续2个及以上单孔浓度较低的钻孔视为抽采盲区， 统计抽采情况；

瓦斯灾害隐蔽盲区具有较强的隐蔽性，从巷道掘进、钻孔施工、瓦斯 抽采方面均不能得到直观的体现，假设工作面存在瓦斯灾害隐蔽盲区，则 后期直接采取大范围治理措施；

对机巷侧走向断带层附近瓦斯治理，待机巷掘进过完走向断层后，实 施探煤工程，掌握煤层结构，确定断裂构造；于施工区域施工穿层抽放钻 孔；在机巷向断层上盘施工短距离顺层抽放钻孔，对断层上盘煤层区域消 突；对机巷走向断层构造段进行挑顶改造；待巷道坡顶完成后，于该段施 工抽放钻孔，解决断层下盘煤层瓦斯抽采治灾问题；工作面回采至断层影 响区域时，制定过断层期间的转向防突措施，指明防突措施钻孔的个数、 范围、孔参数等，同时依据现场验证钻孔的宏观现象决定是否增加局部防 突措施钻孔；

对瓦斯预抽钻孔孔深未达到设计要求、且钻孔抽采半径不能全覆盖空 白区域，必须实施补充预抽钻孔，钻孔布置于钻孔未达到设计要求的区域 内钻孔一定范围内，对原有钻孔直接进行封堵停抽，补充钻孔施工完毕后 立即投抽；

对部分钻孔单孔抽采浓度达不到要求，依据记录参数划定区域采取补 充措施，补充措施选用重新施工顺层预抽钻孔，且在施工过程中保证钻孔 封孔质量，对原有抽放效果差的钻孔进行封堵停抽，以保证新施工钻孔的 抽采效果，同时解决原有钻孔抽采浓度低的情况；

对工作面瓦斯灾害隐蔽盲区治理，实施中深孔爆破技术；

期间可采取系列避免瓦斯抽采盲区的措施，如严格根据钻孔抽采半径 进行钻孔孔间距设计，钻孔施工未达实际要求时立即封堵补孔并制定新补 孔参数，实施水力压裂增投措施或中深孔爆破措施，加强预抽钻孔的检查、 维护工作，等等。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (5)

1.一种采煤工作面盲区判别方法，其特征在于，包括，

采煤工作面地质构造带盲区判定法：将地质构造带区域判定为盲区；

采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法：工作面实施顺层区域防突措施完毕后，由技术员根据钻孔竣工资料绘制钻孔竣工图，将钻孔施工不到位的区域标注为盲区；

采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法：回采工作面顺层预抽钻孔施工完毕后，由瓦斯抽采参数测定人员定期对所有单孔抽采情况进行测定，根据设定时间内测定结果进行分析，将单孔抽采效果差的区域判定为盲区；

所述采煤工作面地质构造带盲区判定法、所述采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法、所述采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法结合使用；

对矿井煤层瓦斯抽放参数详细考察，确定钻孔孔参数，工作面预抽钻孔对工作面煤层进行全覆盖控制，设计无空白带；

机巷、风巷进行独立抽采，并连接地面抽放泵输入瓦斯发电厂；

实施所述采煤工作面钻孔竣工资料分析判定法；

实施所述采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法；

假设具体工作面存在瓦斯灾害隐蔽盲区；

对机巷侧走向断带层附近瓦斯治理；

对瓦斯预抽钻孔孔深未达到设计要求、且钻孔抽采半径不能全覆盖空白区域进行补充处理；

对部分钻孔单孔抽采浓度达不到要求，依据记录参数划定区域采取补充措施；

对工作面瓦斯灾害隐蔽盲区治理，实施中深孔爆破技术；

对机巷侧走向断带层附近瓦斯治理，待机巷掘进过完走向断层后，实施探煤工程，掌握煤层结构，确定断裂构造；于施工区域施工穿层抽放钻孔；在机巷向断层上盘施工短距离顺层抽放钻孔，对断层上盘煤层区域消突；对机巷走向断层构造段进行挑顶改造；待巷道坡顶完成后，于该段施工抽放钻孔，解决断层下盘煤层瓦斯抽采治灾问题；工作面回采至断层影响区域时，制定过断层期间的转向防突措施，指明防突措施钻孔包括个数、范围以及孔参数，同时依据现场验证钻孔的宏观现象决定是否增加局部防突措施钻孔。

2.根据权利要求1所述的采煤工作面盲区判别方法，其特征在于，所述采煤工作面钻孔抽采资料分析判定法中单孔抽采情况包括抽采负压和抽采浓度。

3.根据权利要求1所述的采煤工作面盲区判别方法，其特征在于，所述地质构造带必须在布置工作面煤巷时就要收集数据，每次煤巷掘进过程中煤层发生异常变化时，都要将该区域划分为所述地质构造带。

4.根据权利要求1所述的采煤工作面盲区判别方法，其特征在于，对瓦斯预抽钻孔孔深未达到设计要求、且钻孔抽采半径不能全覆盖空白区域，必须实施补充预抽钻孔，钻孔布置于钻孔未达到设计要求的区域内钻孔一定范围内，对原有钻孔直接进行封堵停抽，补充钻孔施工完毕后立即投抽。

5.根据权利要求1所述的采煤工作面盲区判别方法，其特征在于，对部分钻孔单孔抽采浓度达不到要求，依据记录参数划定区域采取补充措施，补充措施选用重新施工顺层预抽钻孔，且在施工过程中保证钻孔封孔质量，对原有抽放效果差的钻孔进行封堵停抽，以保证新施工钻孔的抽采效果，同时解决原有钻孔抽采浓度低的情况。

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