单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法

摘要

单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法，包括步骤：(a)在岩层裂隙带内挖掘岩巷，向下打低位穿层钻孔；(b)在岩巷内向下打高位穿层钻孔；(c)启动高压注水泵站，对钻孔过煤层段实施扩孔作业，水压为10～20MPa、流量为8m3/h，单孔出煤量＞5t；(d)扩孔作业结束后，对钻孔进行封孔、排水带联网抽采作业；(e)待抽采达标后，进行回风巷和运输巷掘进作业；同时向工作面内打顺层预抽钻孔，并进行封孔、联网带抽作业；(f)在工作面回采中，在岩巷内继续抽采采空区瓦斯。本发明将高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯无突出危险煤层，全面保障工作面生产安全，同时明显提高煤巷掘进速度。

说明书

技术领域

本发明涉及单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法。

背景技术

矿井瓦斯的存在是发生瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出事故，严重威胁煤矿安 全生产的根本原因。我国2012年3月1日开始实施的《煤矿瓦斯抽采达标 暂行规定》中明确规定：应当进行瓦斯抽采的煤层必须先抽采瓦斯，抽采效 果达到标准要求后方可安排采掘作业，煤矿瓦斯抽采应当坚持“应抽尽抽、 多措并举、抽掘采平衡”的原则。

随着我国煤炭生产规模的日益扩大，矿井开采水平不断延伸，高瓦斯低 透气性煤层特别是松软低渗煤层的比例逐步扩大，如何解决新形势下的卸压 增透问题，提高矿井瓦斯抽采率，实现抽采达标已成为摆在煤矿安全科研人 员面前的一大问题。对于煤层群赋存条件的保护层开采及卸压瓦斯抽采技术 已取得了良好的应用效果，并已得到广泛的推广应用。然而对于无保护层开 采的单一高瓦斯、高地应力、低透气性煤层，常规单一抽采方法达不到良好 的抽采效果，不能满足煤矿实际需要，主要表现在抽采难度大、抽采效率低、 钻孔工程量大、工人劳动强度高、无效劳动多、抽采钻孔塌孔严重、抽采措 施难以有效实施到位等。特别是单一低透气性的高瓦斯突出厚煤层，煤巷掘 进速度慢，瓦斯抽采困难，工作面顺层预抽钻孔不能控制煤层全厚，瓦斯抽 采达标难以实现，采掘作业中存在着重大安全隐患。

发明内容

为确保安全、高效、均匀抽采单一厚煤层瓦斯，使高瓦斯突出煤层转变 为低瓦斯无突出危险煤层，提高煤巷掘进速度，解决厚煤层瓦斯抽采达标困 难、采用强化增透措施后本煤层钻孔施工困难等问题，本发明提供一种单一 低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法。

本发明采用的技术方案如下：

单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法，包括如下步骤：

(a)在开采煤层上方岩层裂隙带内挖掘一条岩巷，向下打出若干个低 位穿层钻孔，所述低位穿层钻孔穿过所述开采煤层；

(b)在所述岩巷内，向下打出若干个高位穿层钻孔，所述高位穿层钻 孔穿入所述开采煤层内；

(c)启动高压注水泵站，对所述低位穿层钻孔和所述高位穿层钻孔过 煤层段实施高压水力扩孔作业，高压水水压为10～20MPa、流量为8m³/h， 单孔出煤量＞5t；

(d)扩孔作业结束后，对所述低位穿层钻孔和所述高位穿层钻孔进行 封孔、排水带联网抽采作业；

(e)待抽采达标后，进行回风巷和运输巷掘进作业；同时，在所述回 风巷和运输巷内，向工作面内打出若干个顺层预抽钻孔，并进行封孔、联网 带抽作业；

(f)在所述工作面回采过程中，继续在所述岩巷内通过所述低位穿层 钻孔和所述高位穿层钻孔抽采采空区瓦斯。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法步骤(a)中， 所述低位穿层钻孔穿入底板内0.5～1.0m。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法步骤(b)中， 所述高位穿层钻孔底端位于所述回风巷和所述运输巷顶部连线之上。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中，分别在所 述回风巷和所述运输巷内打出的所述顺层钻孔压茬长度大于10m。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中，所述高位 穿层钻孔均布于所述工作面之上。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中，所述低位 穿层钻孔分别分布于所述回风巷和所述运输巷两侧。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法步骤(d)中， 所述封孔过程为：

(a1)将排水管放入所述低位穿层钻孔或所述高位穿层钻孔内，所述排 水管前端伸到距离所述低位穿层钻孔或所述高位穿层钻孔底端2～4m范围 内；

(b1)将封孔管插入所述低位穿层钻孔或所述高位穿层钻孔内，所述封 孔管两端用聚氨酯进行封堵，待聚氨酯发泡、膨胀凝结后，对聚氨酯封孔段 之间的钻孔段进行注浆，实现封孔；

(c1)水泥浆凝固后，将所述封孔管通过三通结构与静压风管和汇流管 相连，所述汇流管与瓦斯管相连，完成联网作业。

在上述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法步骤(d)中， 所述排水带联网抽采过程为：

(a2)关闭需要排水的所述低位穿层钻孔或所述高位穿层钻孔上的抽采 控制截止阀；

(b2)摘掉所述排水管的胶套，打开静压风管总截止阀，进行排水作业； 如果有钻孔先排完，则关闭该钻孔对应的静压风管截止阀；

(c2)所有钻孔排水结束后，关闭静压风管总截止阀，套好所述排水管 上的胶套；重新打开所述低位穿层钻孔或所述高位穿层钻孔上的抽采控制截 止阀，继续进行抽采作业。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明提供的单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法， 通过开采煤层上方岩巷，向下开出若干低位穿层钻孔和高位穿层钻孔，并在 巷道掘进时，向工作面内打出若干顺层钻孔，因此，本发明能够保证突出厚 煤层煤巷安全掘进、有效抽采厚煤层上分层瓦斯、杜绝开采煤层上部瓦斯抽 采存在空白带的问题，显著提高了瓦斯抽采效率，有利保证了煤层采掘的安 全性。

②本发明提供的单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法， 由于采用高压水对钻孔进行扩孔作业，大大提高了煤体暴露面积，使煤体达 到自我卸压效果，给瓦斯解吸和流动提供了良好的条件，单孔瓦斯抽采量平 均可达0.05m³/min，瓦斯抽采浓度可达65％以上，大幅提高工作面瓦斯预抽率， 由原先的20％提高到70％以上，因此，本发明能够有效的将高瓦斯突出煤层 转变为低瓦斯无突出危险煤层。

③本发明提供的单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法， 由于采用在岩巷内向下开出若干低位穿层钻孔和高位穿层钻孔，在工作面回 采过程中，仍然可以通过低位穿层钻孔和高位穿层钻孔继续抽采采空区内卸 压瓦斯，避免采空区残留瓦斯涌向工作面，因此，本发明能够全面保障工作 面回采安全，不留死角。

④本发明提供的单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法， 由于采用下向孔俯孔排水封孔工艺，在利用下向穿层钻孔进行瓦斯抽采时， 可及时排除下向钻孔内积水，保证下向穿层钻孔的瓦斯抽采效果，因此，本 发明能够有效降低煤巷掘进条带瓦斯，保证煤巷的安全掘进。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法的布 置示意图；

图2是本发明单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中顺 层钻孔布置示意图；

图3是本发明单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中封 孔作业示意图；

图4是本发明单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法中排 水带联网抽采作业示意图。

图中标记为：1-开采煤层，2-岩层，3-底板，4-岩巷，5-低位穿层钻孔， 6-高位穿层钻孔，7-回风巷，8-运输巷，9-工作面，10-顺层钻孔，11-排水 管，12-封孔管，13-静压风管，14-汇流管，15-抽采控制截止阀，16-静压 风管总截止阀，17-静压风管截止阀，18-瓦斯管。

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，下面将结合附图对本发 明实施方式作进一步地详细描述。

图1-4显示的是本发明单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采 方法的优选实施例。

所述单一低透气性突出厚煤层区域性瓦斯强化抽采方法，包括如下步 骤：

(a)在开采煤层1上方岩层2裂隙带内挖掘一条岩巷4，向下打出若 干个低位穿层钻孔5，所述低位穿层钻孔5穿过所述开采煤层1；

(b)在所述岩巷4内，向下打出若干个高位穿层钻孔6，所述高位穿 层钻孔6穿入所述开采煤层1内；

(c)启动高压注水泵站，对所述低位穿层钻孔5和所述高位穿层钻孔 6过煤层段实施高压水力扩孔作业，高压水水压为10～20MPa、流量为8m³/h， 单孔出煤量＞5t；

(d)扩孔作业结束后，对所述低位穿层钻孔5和所述高位穿层钻孔6 进行封孔、排水带联网抽采作业；

(e)待抽采达标后，进行回风巷7和运输巷8掘进作业；同时，在所 述回风巷7和运输巷8内，向工作面9内打出若干个顺层预抽钻孔10，并 进行封孔、联网带抽作业；

(f)在所述工作面9回采过程中，继续在所述岩巷4内通过所述低位 穿层钻孔5和所述高位穿层钻孔6抽采采空区瓦斯。

在本实施例步骤(a)中，所述低位穿层钻孔5穿入底板3内0.5～1.0m。

在本实施例步骤(b)中，所述高位穿层钻孔6底端位于所述回风巷7 和所述运输巷8顶部连线之上。

在本实施例中，分别在所述回风巷7和所述运输巷8内打出的所述顺层 钻孔10压茬长度大于10m。

在本实施例中，所述高位穿层钻孔6均布于所述工作面9之上。

在本实施例中，所述低位穿层钻孔5分别分布于所述回风巷7和所述运 输巷8两侧。

本实施例中步骤(d)所述封孔过程为：

(a1)将排水管11放入所述低位穿层钻孔5或所述高位穿层钻孔6内， 所述排水管11前端伸到距离所述低位穿层钻孔5或所述高位穿层钻孔6底 端2～4m范围内；

(b1)将封孔管12插入所述低位穿层钻孔5或所述高位穿层钻孔6内， 所述封孔管12两端用聚氨酯进行封堵，待聚氨酯发泡、膨胀凝结后，对聚 氨酯封孔段之间的钻孔段进行注浆，实现封孔；

(c1)水泥浆凝固后，将所述封孔管12通过三通结构与静压风管13和 汇流管14相连，所述汇流管14与瓦斯管18相连，完成联网作业。

本实施例中步骤(d)所述排水带联网抽采过程为：

(a2)关闭需要排水的所述低位穿层钻孔5或所述高位穿层钻孔6上的 抽采控制截止阀15；

(b2)摘掉所述排水管11的胶套，打开静压风管总截止阀16，进行排 水作业；如果有钻孔先排完，则关闭该钻孔对应的静压风管截止阀17；

(c2)所有钻孔排水结束后，关闭静压风管总截止阀16，套好所述排 水管11上的胶套；重新打开所述低位穿层钻孔5或所述高位穿层钻孔6上 的抽采控制截止阀15，继续进行抽采作业。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷 举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之 中。