CN113513360A

CN113513360A - 一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法

Info

Publication number: CN113513360A
Application number: CN202110908981.XA
Authority: CN
Inventors: 邓春生; 年军; 吕晓波
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2021-10-19

Abstract

一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，属于瓦斯抽采技术领域，可解决现有的瓦斯抽采方法存在的缺陷，本发明自回风巷回采帮向煤层顶板岩层以一定倾角施工联络巷用以施工顶板岩石钻场，在回风巷与顶板岩石钻场的联络巷内沿煤层顶板施工高位煤层钻场，由高位煤层钻场向采空区方向施工数个沿煤层走向的高位煤层钻孔，由顶板岩石钻场向采空区方向施工数个不同倾角和方位的岩石钻孔。两钻场内钻孔分别通过集气管与抽采管路连接抽采瓦斯。两种层位钻孔布置即能满足受地质构造影响不能施工定向长钻孔的情况，又能对瓦斯涌出源精准抽采，相互补充，有效的解决了高瓦斯低透气性厚煤层回采过程中采空区瓦斯涌出问题。

Description

一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法

技术领域

本发明涉及采空区瓦斯抽采方法，特别涉及单一低透气性厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，属于瓦斯抽采技术领域。

背景技术

自我国引进综放开采技术以来，到目前已有接近40年的时间，虽然其高产高效的特点较为突出，技术发展也趋于成熟，但在高瓦斯低透气性煤层矿井的实际生产过程中，其缺点也是比较突出的。主要表现在：绝对瓦斯涌出量急剧增大、上隅角局部瓦斯积聚更为严重、瓦斯涌出不均衡系数大及采空区瓦斯涌出量更大且难于控制等方面。其原因为综放开采较普通综采在开采工艺上的最大区别就是增加了放顶煤，由于这个显著区别造成了综放工作面瓦斯涌出的特殊性。综放开采顶煤瓦斯的解吸—渗透—扩散运移和顶煤孔隙率变化紧密相连。在塑性区及卸压区，顶煤已经经历了峰值应力的破坏，大量裂隙充分扩展并汇合。此区域不仅有大量瓦斯卸压解吸，而且为瓦斯运移提供通道。同时综放工作面支架上部顶煤煤壁附近漏风风速较小，大量卸压瓦斯运移煤壁附近后，由于受到冒落顶板的影响、一部分滞留在煤壁附近，另一部分在自身浮升的作用下，上浮到上覆岩层的裂隙中。

现有的采空区瓦斯抽采方法主要有地面钻井抽采、穿层钻孔抽采、高抽巷抽采、千米定向钻孔抽采、上隅角埋管抽采。但以上方法并没有对综放开采顶煤瓦斯的卸压解吸及运移积聚特点进行针对性抽采。由于煤层透气性较低，地面钻井抽采效果不理想；穿层钻孔抽采需要额外施工岩巷及专门的排矸系统，影响矿井正常的采掘接替，且其主要在煤与瓦斯突出矿井中使用，在高瓦斯矿井中使用时具有成本较高，经济不合理的问题；高抽巷能有效抽采采空区深部积聚的瓦斯，但对采空区浅部积聚瓦斯抽采效果不理想，采空区浅部积聚瓦斯需采用埋管等措施补充，埋管抽采造成工作人员劳动强度大，管理复杂，瓦斯抽采效果不稳定，同时高抽巷由于抽采流量大，在易自燃煤层中并不适用；千米定向钻孔抽采受地质构造影响较大，在构造发育的工作面抽采效果较差。

发明内容

针对现有的瓦斯抽采方法存在的缺陷，本发明提供一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，提高采空区瓦斯抽采效果，解决上隅角瓦斯超限问题。

本发明采用如下技术方案：

一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，包括如下步骤：

第一步，自回风巷回采帮向煤层顶板岩层施工斜向的联络巷，用以施工若干顶板岩石钻场；

第二步，在回风巷与顶板岩石钻场的联络巷内沿煤层顶板施工若干高位煤层钻场；

第三步，由高位煤层钻场向采空区方向施工若干个沿煤层走向的高位煤层钻孔，由顶板岩石钻场向采空区方向施工若干个不同倾角和方位的顶板岩石钻孔；

第四步，顶板岩石钻场和高位煤层钻场内钻孔分别通过集气管与抽采管路连接抽采瓦斯，其中，高位煤层钻孔对顶煤卸压瓦斯、对顶煤煤壁与采空区连接区域积聚的瓦斯进行抽采；顶板岩石钻孔对采空区深部及顶板岩石裂隙内的瓦斯进行抽采，对高位煤层钻孔抽采瓦斯范围进行补充。

进一步地，所述顶板岩石钻场与煤层顶部的距离为2-4m，内错回风巷25-40m。

进一步地，所述相邻的高位煤层钻场的间距为100-190m。

进一步地，所述相邻的顶板岩石钻场的间距为100-190m。

进一步地，所述高位煤层钻孔在倾斜方向控制范围为上隅角向下50-70m。

进一步地，所述顶板岩石钻孔在垂直方向上距煤层顶板15-50m，在倾斜方向上控制范围为上隅角向下40-50m。

进一步地，所述高位煤层钻孔孔底间距为5-10m，顶板岩石钻孔孔底间距为4-8m。

进一步地，所述高位煤层钻孔及顶板岩石钻孔的孔径为94-153mm。

进一步地，所述在后的高位煤层钻场内的高位煤层钻孔与其相邻的在前的高位煤层钻场所在的联络巷之间设有5-10m的空白带，相邻的顶板岩石钻场内的顶板岩石钻孔压茬长度为25-40m。

本发明的有益效果如下：

1. 在施工岩石钻场联络巷内施工高位煤层钻场，共用一条联络巷，减少巷道掘进量。

2. 高位煤层钻孔能解决厚煤层抽采钻孔布置不均匀问题，加强煤层瓦斯预抽效果，提前截抽即将涌向采空区内的瓦斯，对厚煤层综放开采顶煤卸压瓦斯及顶煤煤壁与采空区连接的微风区域积聚的瓦斯形成针对性抽采。

3. 高位岩层钻孔对采空区深部及顶板岩石裂隙内积聚的瓦斯进行抽采，与高位煤层钻孔抽采形成互补。

4. 高位煤层钻孔与岩石钻孔对顶煤及采空区形成了全方位、立体的瓦斯抽采体系。瓦斯抽采率高，抽采效果较好，同时还具有施工灵活，节约投资，易于管理的特点。

附图说明

图1为本发明实施例高位煤层钻场及顶板岩石钻场布置示意图；

图2为本发明实施例高位煤层钻孔及顶板岩石钻孔布置平面示意图；

图3为本发明实施例高位煤层钻孔及顶板岩石钻孔布置剖面示意图。

其中：1-回风巷；2-联络巷；3-高位煤层钻场；4-顶板岩石钻场；5-进风巷；6-抽采管路；7-集气管；8-高位煤层钻孔；9-顶板岩石钻孔；10-工作面；11-采空区；12-压茬；13-顶煤；14-空白带。

具体实施方式

实施例1

1、参见图1、图2、图3，一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，自回风巷1回采帮向煤层顶板岩层以一定倾角施工联络巷2用以施工顶板岩石钻场4，在回风巷1与顶板岩石钻场4的联络巷2内沿煤层顶板施工高位煤层钻场3，由高位煤层钻场3向采空区11方向施工数个沿煤层走向的高位煤层钻孔8，由顶板岩石钻场4向采空区11方向施工数个不同倾角和方位的顶板岩石钻孔9。两钻场内钻孔分别通过集气管7与抽采管路6连接抽采瓦斯。

2、其中：顶板岩石钻场4布置在距煤层顶板2m的稳定岩层中，内错回风巷1的距离为25m。

3、其中：相邻两高位煤层钻场3及顶板岩石钻场4间距为100m。

4、其中：高位煤层钻孔8沿煤层走向角度施工，在倾斜方向控制范围为上隅角向下50m；顶板岩石钻孔9在垂直方向距煤层顶板15m，在倾斜方向上控制范围为上隅角向下40m。

5、其中：高位煤层钻孔8孔底间距为5m，顶板岩石钻孔9孔底间距为4m。

6、其中：高位煤层钻孔8及顶板岩石钻孔9孔径为94mm。

7、其中：后一个高位煤层钻场3内高位煤层钻孔8与前一高位煤层钻孔8所在的联络巷2之间空白带14长度为5m；后一组顶板岩石钻孔9与前一组顶板岩石钻孔9之间保证有25m压茬12。

实施例2

1、参见图1、图2、图3，一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，自回风巷1回采帮向煤层顶板岩层以一定倾角施工联络巷2用以施工顶板岩石钻场4，在回风巷1与顶板岩石钻场4的联络巷2内沿煤层顶板施工高位煤层钻场3，由高位煤层钻场3向采空区11方向施工数个沿煤层走向的高位煤层钻孔8，由顶板岩层钻场向采空区11方向施工数个不同倾角和方位的顶板岩石钻孔9。两钻场内钻孔分别通过集气管7与抽采管路6连接抽采瓦斯。

2、其中：顶板岩石钻场4布置在距煤层顶板4m的稳定岩层中，内错回风巷1距离为40m。

3、其中：相邻两高位煤层钻场3及顶板岩石钻场4间距为190m。

4、其中：高位煤层钻孔8沿煤层走向角度施工，在倾斜方向控制范围为上隅角向下70m范围内；顶板岩石钻孔9在倾斜方向上控制范围为上隅角向下50m范围，在垂直方向距煤层顶板50m。

5、其中：高位煤层钻孔8孔底间距为10m，顶板岩石钻孔9孔底间距为8m。

6、其中：高位煤层钻孔8及顶板岩石钻孔9孔径为133mm。

7、其中：后一个高位煤层钻场3内高位煤层钻孔8与前一高位煤层钻孔8所在的联络巷2之间空白带14长度为10m；后一组顶板岩石钻孔9与前一组顶板岩石钻孔9之间压茬12为长度35m。

Claims

1.一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述顶板岩石钻场与煤层顶部的距离为2-4m，内错回风巷25-40m。

3.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述相邻的高位煤层钻场的间距为100-190m。

4.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述相邻的顶板岩石钻场的间距为100-190m。

5.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述高位煤层钻孔在倾斜方向控制范围为上隅角向下50-70m。

6.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述顶板岩石钻孔在垂直方向上距煤层顶板15-50m，在倾斜方向上控制范围为上隅角向下40-50m。

7.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述高位煤层钻孔孔底间距为5-10m，顶板岩石钻孔孔底间距为4-8m。

8.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述高位煤层钻孔及顶板岩石钻孔的孔径为94-153mm。

9.根据权利要求1所述的一种单一厚煤层综放开采采空区瓦斯抽采方法，其特征在于：所述在后的高位煤层钻场内的高位煤层钻孔与其相邻的在前的高位煤层钻场所在的联络巷之间设有5-10m的空白带，相邻的顶板岩石钻场内的顶板岩石钻孔压茬长度为25-40m。