CN113863973A - 自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，该工艺包括以下步骤：1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元；2）向工作面开切眼处施工钻凿出所述一孔两用钻孔；3）当每个单元段内所述一孔两用钻孔进入采空区后，将所述一孔两用钻孔并入注氮管路系统；4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔；5）当下一单元一孔两用钻孔并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔停止注氮后，并入灌浆系统。本发明能够解决目前的注氮工艺，容易出现托管拉移困难，出现断管等现象，同时，容易氮气顺回采工作面切眼流失扩散，起不到抑制采空区自燃发火的目的，注氮范围和精度不能够准确掌握的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤层自燃矿井防灭火技术领域，特别涉及自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺。
背景技术
海石湾6123-2工作面位于井田一采区，工作面呈一走向为EW的长条形，设计走向长度为463m，回采走向长度为438m，倾斜长度189m，其采高为4m, 平均采放高度为4.69m。平面积82782㎡，回采煤量约为154万吨。工作面通风方式为U型通风。
6123-2工作面四邻工作面关系:6123-2工作面顶部6123-1工作面采空区；工作面北部倾斜上方为6122-2工作面采空区；工作面南部为6124-1工作面采空区。随着生产布局调整，工作面倾向长度由120米增加至189米，工作面月推进度慢（月均推进35m），使采空区遗煤长时间滞留在氧化带中，增加了采空区自燃发火的风险，且工作面在回采期间与6124-1、6122-1、6123-1采空区连通，形成一个大的采空区，进一步增加了采空区自燃发火的风险。
工作面回采期间采空区，采空区回风侧采取钻孔灌浆措施，采空区进风侧采取钻孔注氮措施，为了实现采空区均匀灌浆，将进风侧注氮钻孔停止注氮后，并入灌浆系统落实黄土灌浆措施。
目前的下隅角托管注氮工艺存在一下不足，一是托管深度不足以达到氧化升温带的40m距离，在托管进入采空区25-30m时，因采空区顶板垮落等等因素，造成托管拉移困难，出现断管等现象，现场不易操作等问题；二是氮气的密度比空气轻，托管深度的不足，容易顺回采工作面切眼流失扩散，起不到抑制采空区自燃发火的目的；三是托管注氮受托管位置所限，注氮范围和精度不能够准确掌握，造成氧化升温带距离增大，给防灭火工作留存隐患。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，能够解决目前的注氮工艺，容易出现托管拉移困难，出现断管等现象，同时，容易氮气顺回采工作面切眼流失扩散，起不到抑制采空区自燃发火的目的，注氮范围和精度不能够准确掌握的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，包括以下步骤：
1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔布置，所述一孔两用钻孔终孔间距30m；
2）当采煤工作面初采结束后，向工作面开切眼处施工钻凿出所述一孔两用钻孔；
3）当每个单元段内所述一孔两用钻孔进入采空区35m-40m后，将所述一孔两用钻孔并入注氮管路系统，实施预防性注氮防灭火措施；
4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔，当上一单元一孔两用钻孔进入采空区20m后，开始施工布置下一单元一孔两用钻孔，确保钻孔进入35m后能及时并入注氮系统，落实好注氮防灭火措施；
5）当下一单元一孔两用钻孔并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔停止注氮后，并入灌浆系统，落实灌浆防灭火措施。
其中，所述步骤2）中，所述一孔两用钻孔的钻孔直径为113mm。
本发明的有益效果是：本发明通过一孔两用-注氮、灌浆防灭火工艺，既节省了钻孔工程量、人工费、材料费等，又提高了钻孔使用效率，提高了矿井抗灾能力。充分利用底抽巷，向6123-2工作面实施钻孔精准注氮、灌浆防灭火措施，6123-2工作面一氧化碳浓度控制在0.003%以下，温度在29.5℃以下，一氧化碳浓度及采空区温度相对平稳未出现异常状况,实现工作面安全回采。6123-2工作面2019年9月12日开始生产，2020年9月25日回采结束，回采煤量182.7万吨。平均月推进度为35米，推进速度缓慢，通过工作面下方底抽巷钻孔施工精准注氮、灌浆防灭火工艺，解决了采空区遗煤长期滞留在氧化带中，注氮、灌浆防灭火措施依次循环实施，人为缩短采空区氧化带，降低氧化带氧气浓度，抑制了采空区自燃氧化的产生。有效地防止了工作面回采过程中煤层氧化，消除了煤层自燃发火隐患。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
如图1所示，自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，包括以下步骤：
1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔1布置，一孔两用钻孔1终孔间距30m；
2）当采煤工作面初采结束后，向工作面开切眼处施工钻凿出一孔两用钻孔1；
3）当每个单元段内一孔两用钻孔1进入采空区35m后，将所述一孔两用钻孔1并入注氮管路系统，实施预防性注氮防灭火措施；
4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔1，当上一单元一孔两用钻孔1进入采空区20m后，开始施工布置下一单元一孔两用钻孔1，确保钻孔进入35m后能及时并入注氮系统，落实好注氮防灭火措施；
5）当下一单元一孔两用钻孔1并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔1停止注氮后，并入灌浆系统，落实灌浆防灭火措施。
其中，所述步骤2）中，一孔两用钻孔1的钻孔直径为113mm。
在实际实施时，根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔1布置，一孔两用钻孔1的终孔间距30m，在6123底抽巷（煤层底板岩石巷）分单元向6123-2工作面倾向中下段布置一孔两用钻孔1，每单元布置4个一孔两用钻孔1，钻孔间距30m，当一孔两用钻孔1进入采空区35米（进入氧化升温带）后开始预防性精准注氮，使采空区中下段形成注氮气墙，人为缩短采空区氧化带，降低氧化带氧气浓度，抑制了采空区自燃氧化的产生，当一孔两用钻孔1进入进入采空区80米，氧化带末端停止注氮，并入灌浆系统落实黄土灌浆措施，将下一单元的一孔两用钻孔1并入注氮系统注氮，循环交替落实了钻孔采空区精准注氮和灌浆措施，实现“一孔两用”，工作面回采期间同时落实采空区钻孔灌浆、注氮防灭火错，一孔两用钻孔1在注氮时，灌浆水通过注氮钻孔内渗出，流入管路中，防止注氮管路系统积水影响注氮措施，在注氮地点安设放水装置，及时排出管路内积水，根据回采工作面推进度和采空区气体、温度变化情况，及时调整钻孔注氮及灌浆布置，根据单元划分和工作面推进速度，在底抽向分单元向采煤工作面采空区氧化带施工布置一孔两用钻孔1，并入注氮系统实施注氮防灭火措施，在底抽巷布置下一单元的一孔两用钻孔1，每组间距40米，当下一单元一孔两用钻孔1并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔1并入灌浆系统，实施黄土灌浆防灭火措施。
实施例2
如图1所示，自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，包括以下步骤：
1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔1布置，一孔两用钻孔1终孔间距30m；
2）当采煤工作面初采结束后，向工作面开切眼处施工钻凿出一孔两用钻孔1；
3）当每个单元段内一孔两用钻孔1进入采空区40m后，将所述一孔两用钻孔1并入注氮管路系统，实施预防性注氮防灭火措施；
4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔1，当上一单元一孔两用钻孔1进入采空区20m后，开始施工布置下一单元一孔两用钻孔1，确保钻孔进入35m后能及时并入注氮系统，落实好注氮防灭火措施；
5）当下一单元一孔两用钻孔1并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔1停止注氮后，并入灌浆系统，落实灌浆防灭火措施。
其中，所述步骤2）中，一孔两用钻孔1的钻孔直径为113mm。
实施例3
如图1所示，自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，包括以下步骤：
1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔1布置，一孔两用钻孔1终孔间距30m；
2）当采煤工作面初采结束后，向工作面开切眼处施工钻凿出一孔两用钻孔1；
3）当每个单元段内一孔两用钻孔1进入采空区37m后，将所述一孔两用钻孔1并入注氮管路系统，实施预防性注氮防灭火措施；
4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔1，当上一单元一孔两用钻孔1进入采空区20m后，开始施工布置下一单元一孔两用钻孔1，确保钻孔进入35m后能及时并入注氮系统，落实好注氮防灭火措施；
5）当下一单元一孔两用钻孔1并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔1停止注氮后，并入灌浆系统，落实灌浆防灭火措施。
其中，所述步骤2）中，一孔两用钻孔1的钻孔直径为113mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (2)
1.自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）根据采煤工作面走向、倾向及采空区三带条件划分单元，每40m为一个单元，在单元内确定一孔两用钻孔（1）布置，所述一孔两用钻孔（1）终孔间距30m；
2）当采煤工作面初采结束后，向工作面开切眼处施工钻凿出所述一孔两用钻孔（1）；
3）当每个单元段内所述一孔两用钻孔（1）进入采空区35m-40m后，将所述一孔两用钻孔（1）并入注氮管路系统，实施预防性注氮防灭火措施；
4）根据回采推进速度和划分单元，提前施工布置下一个单元的一孔两用钻孔（1），当上一单元一孔两用钻孔（1）进入采空区20m后，开始施工布置下一单元一孔两用钻孔（1），确保钻孔进入35m后能及时并入注氮系统，落实好注氮防灭火措施；
5）当下一单元一孔两用钻孔（1）并入注氮系统后，将上一单元一孔两用钻孔（1）停止注氮后，并入灌浆系统，落实灌浆防灭火措施。
2.根据权利要求1所述的自燃煤层中布置钻孔实施注氮、灌浆防灭火工艺，其特征在于：所述步骤2）中，所述一孔两用钻孔（1）的钻孔直径为113mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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