一种在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法

摘要

本发明公开的一种在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法包括：在达到至待挖掘煤层预定距离时，在巷道两侧打耳巷；在垂直所述耳巷洞口的平面上打三圈钻孔，在从耳巷中心向外的方向上，所述三圈钻孔分别是内层孔、中层孔、外层孔；对所述三层孔中的至少一层进行震动爆破预裂，以使震动爆破预裂后的相应层孔之间的裂隙相互贯通；对中层孔注浆，以使中层孔形成伪岩石层；将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接。采用本发明，解决了现有技术中施工周期长、安全性差的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法。

背景技术

煤与瓦斯突出的机理主要是：煤层内含有高压瓦斯气体，并封存地下实体内，在掘进时掘进巷道为高压瓦斯提供一个自由释放空间，高速释放高压瓦斯时携带出大量煤岩和有毒气体(瓦斯)。从理学角度解释，就是掘进巷道和煤层周围岩石比较强度不足，为煤层中含有的高压瓦斯气体释放提供自由面，提供释放空间。

由于高瓦斯突出矿井煤层的瓦斯含量大、瓦斯压力大，因此在揭煤时存在突出隐患。使得矿井巷道布置回避揭煤、穿煤，束缚矿井的巷道布置。同时揭煤、穿煤效率过低，施工周期长，大部时间都用在打钻和瓦斯抽放上，严重影响了矿井正常生产。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法。

本发明提供的一种在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法包括：a.在达到至待挖掘煤层预定距离时，在巷道两侧打耳巷；b.在垂直所述耳巷洞口的平面上打三圈钻孔，在从耳巷中心向外的方向上，所述三圈钻孔分别是内层孔、中层孔、外层孔；c.对所述三层孔中的至少一层进行震动爆破预裂，以使震动爆破预裂后的相应层孔之间的裂隙相互贯通；d.对中层孔注浆，以使中层孔形成伪岩石层；e.将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接。

优选地，所述预定距离为8-15米。

优选地，步骤c是：对所述内层孔和外层孔进行震动爆破预裂。

优选地，所述步骤c是：对内层孔、中层孔、外层孔均进行震动爆破预裂。

优选地，所述步骤c是：对内层孔和中层孔进行震动爆破预裂。

优选地，所述步骤c是：对外层孔进行震动爆破预裂。

优选地，在步骤d中，对中层孔注入水泥浆和固化剂。

优选地，在中层孔内预留筛孔钢管或钢筋骨架。

优选地，在伪岩石层和外层孔形成后，检测内孔瓦斯压力是否出于预定压力值范围。

本发明的伪岩揭穿突出煤层的方法，解决了现有技术中施工周期长、安全性差的问题。适用于高瓦斯突出矿井揭穿煤层施工和过含水层、破碎带施工工程。

附图说明

图1是本发明所示掘进巷道横截面示意图；

图2是本发明中在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法的流程图。

具体实施方式

结合图1和图2，本发明提供的在巷道上利用伪岩石层揭穿突出煤层的方法包括以下步骤：

步骤201，在达到至待挖掘煤层预定距离时，在巷道两侧打耳巷101，耳巷如图1所示。优选地，所述预定距离为8-15米。在本发明的一个实施例中，所述预定距离为10米。

步骤202，在垂直所述耳巷洞口的平面上打三圈钻孔，在从耳巷中心向外的方向上，所述三圈钻孔分别是内层孔102、中层孔103、外层孔104。每圈孔的密度、数量和尺寸可以根据具体施工应用情况进行设定和调整。内层孔102主要用于震动爆破和瓦斯涌出量的监测；中层孔103主要用于注浆形成隔离墙，以便保护掘进安全；外层孔104主要用于震动爆破和瓦斯长期抽放。

步骤203，对所述三层孔中的至少一层进行震动爆破预裂，以增加煤岩裂隙，并使震动爆破预裂后的相应层孔之间的裂隙相互贯通。

步骤204，对中层孔注浆，以使中层孔形成伪岩石层。为了不给高压瓦斯提供释放自由面和释放空间，通过人工向煤层注浆制造伪岩石隔离墙，通过人工方法将欲揭露的煤层局部强度增加，使施工的局部煤层强度大于等于周围煤层强度，没有释放自由面。向欲掘进的煤层内注入水泥浆或其他化学加固化剂(例如聚亚胺胶脂材料)，使局部煤层变成伪岩石层110，还可以在局部伪岩石层110内加工石门。中层孔布置在外层孔震动爆破裂隙扩散范围内，优选地，在中层孔内预留筛孔钢管或钢筋骨架。通过压力差效应，使注浆快速、充分，使掘进巷道在钢筋混凝土伪岩石内。优选地，在伪岩石层和外层孔形成后测量内孔瓦斯压力是否出于预定压力值范围，即是否达到放突要求。例如，内孔巷道瓦斯压力小于0.4Mp，则符合煤矿防突要求。

步骤205，将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接。其中，从内层孔中抽放低压瓦斯气体；从外层孔中抽放高压瓦斯气体。通过抽放低压和高压瓦斯气体，从而加快瓦斯释放速度(抽放速度)和注浆加固效果；以便快速掘进通过煤层。所述抽放装置可以由各种适合的泵类装置实现，根据抽放压力的不同，可以分为高压抽放装置和低压抽放装置。

根据上面的描述，本领域技术人员可以理解，有以下几种优选实施方式来实现本发明的技术方案：

在第一种具体实施方式中：在欲掘巷道周围施工，进行三层钻孔，即内层孔、中层孔、外层孔。先进行内层孔和外层孔实施震动爆破欲裂的施工，在此过程中，调整内层孔和外层孔中各孔的孔距和装药量，以使震动爆破的裂隙与中层孔贯通；然后将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接，形成负压瓦斯抽放系统。内层孔可以作为欲挖掘巷道的短期小范围瓦斯抽放孔和观测孔，外层孔可以作为长期巷道外围瓦斯抽放孔，在掘进时形成外围瓦斯抽放减压漏斗保护层。在中层孔中预留筛孔钢管或钢筋骨架，以形成正高压注浆系统，在各层孔的压力差作用下，对中层孔充分完全的注浆，从而形成一层高强度伪岩石层。

在第二种具体实施方式中：在欲掘巷道周围施工，进行三层钻孔，即内层孔、中层孔、外层孔。先对内层孔、中层孔和外层孔实施震动爆破欲裂，在此过程中，调整各层孔的孔距和装药量，以使震动爆破的裂隙相互贯通；然后将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接，形成负压瓦斯抽放系统。内层孔可以作为欲掘巷道短期小范围瓦斯抽放孔和观测孔，外层孔可以作为长期巷道外围瓦斯抽放孔，在掘进时形成外围瓦斯抽放减压漏斗保护层。在中层孔中预留筛孔钢管或钢筋骨架，以形成正高压注浆系统，在各层孔的压力差作用下，对中层孔充分完全的注浆，从而形成一层高强度伪岩石层。

在第三种具体实施方式中：在欲掘巷道周围施工，进行三层钻孔，即内层孔、中层孔、外层孔。先对内层孔和中层孔实施震动爆破欲裂施工，在此过程中，调整内层孔和中层孔中各孔的孔距和装药量，以使震动爆破的裂隙与外层孔贯通；然后将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接，以形成负压瓦斯抽放系统。内层孔可以作为欲掘巷道短期小范围瓦斯抽放孔和观测孔，外层孔可以作为长期巷道外围瓦斯抽放孔，在掘进时形成外围瓦斯抽放减压漏斗保护层。在中层孔中预留筛孔钢管或钢筋骨架，以形成正高压水泥注浆系统，在各层孔的压力差作用下，对中层孔充分完全的注浆，从而形成一层高强度伪岩石层。

在第四种具体实施方式中：在欲掘巷道周围施工，进行三层钻孔，即内层孔、中层孔、外层孔。先对外层孔实施震动爆破欲裂施工，在此过程中，调整外层孔中各孔的孔距和装药量，以使震动爆破的裂隙与中层孔贯通；然后将内层孔和外层孔分别与抽放装置连接，以形成负压瓦斯抽放系统。内层孔可以作为欲掘巷道短期小范围瓦斯抽放孔和观测孔，外层孔可以作为长期巷道外围瓦斯抽放孔，在掘进时形成外围瓦斯抽放减压漏斗保护层。在中层孔中预留筛孔钢管或钢筋骨架，以形成正高压水泥注浆系统，在各层孔的压力差作用下，对中层孔充分完全的注浆，从而形成一层高强度伪岩石层。

本领域技术人员可以理解，尽管本发明是通过上述的优选实施例进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。