CN113153416B - 一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿开采技术领域，公开了一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，使用地下空间，并利用超长定向钻孔技术，大范围抽采水平大巷两侧煤层的瓦斯，大范围消突和提前消突，节约瓦斯治理成本。本发明将水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中，施工中超前探测大巷围岩的地质构造变化和距突出煤层的距离，每施工一定距离，施工一个钻场；在水平大巷中进行穿层和定向超长顺层钻孔施工；钻孔孔距由煤层钻孔抽采有效半径决定。本发明也可在下阶段巷道开拓前，利用本水平的水平大巷对下一个阶段的煤层提前打钻，抽采消突，以孔代巷，大幅度降低瓦斯治理成本，超前治理下阶段的瓦斯。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，尤其涉及一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法。
背景技术
目前，传统的煤与瓦斯治理方式是岩巷掘进量大，需要掘进大量的专用底板抽采巷或顶板抽采巷，瓦斯治理周期长，治理成本高。随着定向长钻孔技术的发展，钻机输出扭矩、钻机推拉力和钻机定位精度都在大幅提高。利用定向超长钻孔，取消专用底抽巷和专用顶抽巷，“以孔代巷区域瓦斯抽采技术”从可能性变成了现实。
无论什么通风方式，矿井开拓的施工顺序都是井筒(主井、副井和风井)，井底车场，水平大巷(水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷)，然后是盘区巷道或采区巷道。水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷一般都施工在岩层和无突出危险性的煤层里。可以在水平运输大巷、水平轨道大巷里施工钻场，向突出煤层中打钻抽采瓦斯。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的煤与瓦斯治理方式是岩巷掘进量大，需要掘进大量的专用底板抽采巷或顶板抽采巷，瓦斯治理周期长，治理成本高。
要解决上述问题，应做到：一是必须充分利用现有开拓巷道(水平大巷)，提前进行瓦斯抽采钻孔的施工；二是，利用超长定向钻孔技术，进行大范围消突。
该发明的意义在于，一是取消了专用瓦斯治理巷(底抽巷和顶抽巷)，大幅度降低了瓦斯治理成本，并简化了矿井生产系统、通风系统；二是提前进行瓦斯治理，减少了瓦斯治理对煤矿生产的影响；三是缓解了突出矿井采掘接替紧张的局面。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法。
本发明是这样实现的，一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，所述利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法包括以下步骤：
步骤一，水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中；
步骤二，水平大巷施工过程中，实时超前探测大巷围岩的地质构造变化和距突出煤层的距离；
步骤三，在施工水平运输大巷和水平轨道大巷时，每施工一定距离，施工一个钻场，用于施工抽采钻孔；
步骤四，水平大巷施工到能对整个采区或盘区进行穿层和顺层钻孔时，即可停止水平大巷的施工，在水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工；
步骤五，采用水力压裂、爆破增透方法确定定向超长钻孔间距和穿层钻孔间距由煤层钻孔抽采有效半径；
步骤六，钻孔按设计施工完成、安装好瓦斯抽采管路后进行采区或盘区的瓦斯抽采，并继续进行水平大巷的后续施工；
步骤七，如果是盘区开采方式，不需要掘进上下山，在水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷施工超过盘区边界、盘区瓦斯抽采达标后，即可施工盘区工作面风巷、机巷和切眼；
步骤八，如果是采区开采方法，水平大巷施工到采区上下山位置后，可以施工采区上下山。
进一步，步骤一中，所述水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中，并相距15m～40m。
进一步，步骤三中，所述施工一定距离为钻场间距视大巷距突出煤层的垂直距离、钻孔间距等情况而定，并选择在岩层完整的位置施工，所述施工抽采钻孔为穿层钻孔和定向超长钻孔，如果是盘区开采，水平回风大巷应与轨道大巷和运输大巷同时施工；如果是上山开采，水平回风大巷可迟后施工。
进一步，步骤四中，所述水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工，包括在一个水平大巷内的钻场施工穿层钻孔，用于对大巷上方的煤层消突；，在另一个水平大巷内的钻场施工定长超长钻孔，用于对盘区或采区大范围消突。
进一步，所述盘区(采区)的消突范围要超出盘区或采区边界向外(沿煤层)20m。
进一步，步骤八中，所述对上山采区，如果是第一水平，还需要掘进上部总回风大巷(上部总回风巷布置在岩石或没有突出危险的煤层中)，如果是下山采区，就需要掘进水平回风大巷。在相关巷道施工完毕，采区瓦斯抽采达标后，即可布置采煤工作面风巷、机巷和切眼。
本发明的另一目的在于提供一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法的装置，所述装置包括水平轨道大巷；所述水平轨道大巷，水平运输大巷和水平回风大巷平行布置在无突出煤层中，在施工水平运输大巷和水平轨道大巷时，每施工一定距离施工一个钻场，水平大巷施工到上山采区时，总回风大巷设置在第一水平没有突出危险的煤层中。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，是在矿井水平运输大巷和矿井水平轨道大巷里，利用定向超长钻孔大面积顺层预抽上山采区或下山采区的瓦斯；同时利用传统钻机穿层预抽水平大巷上部或下部的煤层瓦斯，缩短了瓦斯治理周期，降低了治理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的上山采区穿层钻孔和定向超长钻孔布置图。
图3是本发明实施例提供的上山采区穿层钻孔和定向超长钻孔剖面图。
图中：1、水平轨道大巷；2、水平回风大巷；3、水平运输大巷；4、总回风巷；5、钻场；6、煤层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，下面结合附图对本发明技术方案作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法包括以下步骤：
S101，水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中；
S102，水平大巷施工过程中，实时超前探测大巷围岩的地质构造变化和距突出煤层的距离；
S103，在施工水平运输大巷和水平轨道大巷时，每施工一定距离，施工一个钻场，用于施工抽采钻孔；
S104，水平大巷施工到能对整个采区或盘区进行穿层和顺层钻孔时，即可停止水平大巷的施工，在水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工；
S105，采用水力压裂、爆破增透方法确定定向超长钻孔间距和穿层钻孔间距由煤层钻孔抽采有效半径；
S106，钻孔按设计施工完成、安装好瓦斯抽采管路后进行采区或盘区的瓦斯抽采，并继续进行水平大巷的后续施工；
S107，如果是盘区开采方式，不需要掘进上下山，在水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷施工超过盘区边界、盘区瓦斯抽采达标后，即可施工盘区工作面风巷、机巷和切眼；
S108，如果是采区开采方法，水平大巷施工到采区上下山位置后，可以施工采区上下山。
本发明提供的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法仅仅是一个具体实施例而已。
步骤S101中，本发明实施例提供的水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中，并相距15m～40m。
步骤S103中，本发明实施例提供的施工一定距离为钻场间距视大巷距突出煤层的垂直距离、钻孔间距等情况而定，并选择在岩层完整的位置施工，所述施工抽采钻孔为穿层钻孔和定向超长钻孔，如果是盘区开采，水平回风大巷应与轨道大巷和运输大巷同时施工；如果是上山开采，水平回风大巷可迟后施工。
步骤S104中，本发明实施例提供的水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工，包括在一个水平大巷内的钻场施工穿层钻孔，用于对大巷上方的煤层消突；，在另一个水平大巷内的钻场施工定长超长钻孔，用于对盘区或采区大范围消突。
本发明实施例提供的盘区的消突范围要超出盘区或采区边界向外20m。
步骤S108中，本发明实施例提供的对上山采区，如果是第一水平，还需要掘进上部总回风大巷，如果是下山采区，就需要掘进水平回风大巷。在相关巷道施工完毕，采区瓦斯抽采达标后，即可布置采煤工作面风巷、机巷和切眼。
本发明实施例提供的一种应用于权利要求1-6的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：水平轨道大巷1，
所述水平轨道大巷1，水平运输大巷3和水平回风大巷2平行布置在无突出煤层6中，在施工水平运输大巷3和水平轨道大巷1时，每施工一定距离施工一个钻场5，水平大巷施工到上山采区时，总回风大巷4设置在第一水平没有突出危险的煤层中。并利用超长定向钻孔技术，大范围(抽采范围为水平巷道上下两个阶段所包含的所有采区或盘区)的抽采水平大巷两侧煤层的瓦斯，达到大范围消突和提前消突的目的，并大幅度节约瓦斯治理成本。该方法将水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中，施工中超前探测大巷围岩的地质构造变化和距突出煤层的距离，每施工一定距离，施工一个钻场；在水平大巷中进行穿层(穿层钻孔用于抽采大巷近距离上下煤层的瓦斯)和定向超长顺层钻孔(定向顺层钻孔抽采水平大巷两侧较远的煤层瓦斯)施工；钻孔孔距由煤层钻孔抽采有效半径决定。大范围消突是指对一个或几个采区(或盘区)、甚至对整个阶段进行瓦斯抽采消突。在建井时期，施工水平大巷和上部总回风巷时，利用水平大巷和上部回风大巷，施工穿层钻孔和顺层钻孔，对第一阶段进行消突。对生产矿井，利用现有水平大巷，在第二水平巷道开拓前，对下一个阶段的煤层提前打钻，抽采消突。本发明的优势是：瓦斯治理工作前移；以孔代巷，大幅度降低瓦斯治理成本。
以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，所述利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法包括：
水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中；
水平大巷施工过程中，实时超前探测大巷围岩的地质构造变化和距突出煤层的距离；
在施工水平运输大巷和水平轨道大巷时，每施工一定距离，施工一个钻场，用于施工抽采钻孔；
水平大巷施工到能对整个采区或盘区进行穿层和顺层钻孔时，停止水平大巷的施工，在水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工；
采用水力压裂、爆破增透方法由煤层钻孔抽采有效半径确定定向超长钻孔间距和穿层钻孔间距；
钻孔按设计施工完成、安装好瓦斯抽采管路后进行采区或盘区的瓦斯抽采，并继续进行水平大巷的后续施工；
如果是盘区开采方式，不需要掘进上下山，在水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷施工超过盘区边界、盘区瓦斯抽采达标后，施工盘区工作面风巷、机巷和切眼；
如果是采区开采方法，水平大巷施工到采区上下山位置后，施工采区上下山。
2.如权利要求1所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，所述水平运输大巷、水平轨道大巷和水平回风大巷平行布置在岩层或无突出煤层中，并相距15m～40m。
3.如权利要求1所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，所述施工一定距离为钻场间距视大巷距突出煤层的垂直距离、钻孔间距情况而定，并选择在岩层完整的位置施工，所述施工抽采钻孔为穿层钻孔和定向超长钻孔，如果是盘区开采，水平回风大巷应与水平轨道大巷和水平运输大巷同时施工；如果是上山开采，水平回风大巷迟后施工。
4.如权利要求1所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，所述水平大巷进行穿层和定向超长顺层钻孔施工，包括在一个水平大巷内的钻场施工穿层钻孔，用于对大巷上方的煤层消突；在另一个水平大巷内的钻场施工定向超长钻孔，用于对盘区或采区大范围消突。
5.如权利要求1所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，所述盘区的消突范围要超出盘区或采区边界之外20m。
6.如权利要求1所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法，其特征在于，对上山采区，如果是第一水平，还需要掘进上部总回风大巷，如果是下山采区，就需要掘进水平回风大巷；在相关巷道施工完毕，采区瓦斯抽采达标后，布置采煤工作面风巷、机巷和切眼。
7.一种应用于权利要求1-6任意一项所述的利用水平大巷和定向超长钻孔大面积消除突出的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：水平轨道大巷；
所述水平轨道大巷，水平运输大巷和水平回风大巷平行布置在无突出煤层中，在施工水平运输大巷和水平轨道大巷时，每施工一定距离施工一个钻场，水平大巷施工到上山采区时，总回风大巷设置在第一水平没有突出危险的煤层中。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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