基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法

摘要

本发明公开了一种基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法，包括如下步骤：大直径定向钻孔：工作面巷道掘进前，利用已有巷道向待掘进巷道区域施工大直径定向钻孔；钻孔施工完毕后，对待掘进巷道区域进行煤层瓦斯预抽；掘进通风：巷道掘进初期，采取常规方式进行通风，待揭露第一个分支孔后，在该分支孔岩层段安装弯头，利用瓦斯抽采系统或辅助通风设备通过所述钻孔对掘进工作面实施通风。本发明实现了“一孔多用”、兼具“瓦斯预抽和掘进工作面通风”的功能，实现了通过单一大直径定向钻孔实施掘进工作面通风与条带煤层瓦斯抽采同步进行的目的。

说明书

技术领域

本发明属于矿井通风与瓦斯防治领域，具体为一种基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法。

背景技术

煤矿掘进工作面一般采用矿井全负压通风或局部通风机通风，掘进工作面既是人员工作场所也是乏风运移通道，乏风中含有大量粉尘颗粒和有害气体，严重威胁现场工作人员的职业健康和矿井的安全生产。长期在这种环境条件下工作，容易患尘肺病。尘肺病具有潜伏期长、隐匿性强等特点，占我国职业病的90％以上。其中近60％以上尘肺病发生在煤矿，煤矿尘肺病防治工作已成为社会高度关注的问题。为了保证煤矿生产安全，提高矿井从业人员的职业健康水平，和矿井安全生产水平，亟需要开展掘进工作面通风方法研究。煤矿井下大直径定向长钻孔钻探工艺技术在煤矿井下瓦斯抽采、探放水及矿井局部通风中发挥着重要作用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法，该方法利用大直径定向钻孔进行掘进工作面瓦斯预抽与通风，兼具“瓦斯治理、掘进通风、降尘降噪、环保节能”等功能。

本发明提供了一种基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法，包括如下步骤：

步骤S10，大直径定向钻孔：工作面巷道掘进前，利用已有巷道A向待掘进巷道区域施工大直径定向钻孔，所述大直径定向钻孔包括大直径定向钻孔主孔和大直径定向钻孔分支孔，所述主孔布设在煤层顶板或煤层底板的稳定岩层中，所述主孔轨迹与待掘进巷道轮廓线平行布置，在所述主孔内每隔一定距离向待掘进巷道区域施工大直径分支孔，所述分支孔见煤点在待掘进巷道轮廓线附近，所述分支孔进入煤层后顺煤层钻进，所述分支孔钻进方向与待掘巷道的掘进方向相同；

步骤S20，瓦斯预抽：步骤S10的大直径定向钻孔施工完毕后，连接抽放系统，对待掘进巷道区域进行煤层瓦斯预抽；

步骤S30，掘进通风：巷道掘进初期，采取常规方式进行通风，待揭露步骤S10大直径定向钻孔的第一个分支孔后，在该分支孔岩层段中安装弯头，通过在弯头上连接风筒向掘进工作面延伸，利用瓦斯抽采系统或辅助通风设备通过步骤S10中的所述钻孔对掘进工作面实施通风。当揭露下一分支孔后，采用上一分支孔通风方法对掘进工作面进行通风，同时封闭上一分支孔，以此类推，通过分支孔实施掘进工作面的通风。

进一步地，分支孔布置方式遵循下一分支孔进入煤层位置在上一分支孔的终孔点附近。

进一步地，所述大直径定向钻孔的孔径不小于300mm。

进一步地，所述大直径定向钻孔主孔与待掘进巷道的平面位置为外错。

进一步地，利用瓦斯抽采系统通过大直径定向钻孔对掘进工作面抽出式通风或钻孔开孔处借助辅助通风设施通过大直径定向钻孔对掘进工作面实施全负压通风。

进一步地，所述弯头为钢制弯头，风筒为刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒。

进一步的，在所述风筒前端安装有吸风口，吸风口为喇叭状。

本发明在巷道掘进前利用大直径定向钻孔预抽掘进区域煤层瓦斯，巷道掘进时利用大直径定向钻孔抽出式通风，能够取消掘进工作面局部通风机通风，起到降尘、降噪、节能、显著改善掘进工作面作业环境的作用。

本发明的有益效果体现在：(1)大直径定向钻孔“一孔多用”、兼具“瓦斯预抽和掘进工作面通风”的功能，同时实现了通过单一大直径定向钻孔实施掘进通风与条带煤层瓦斯抽采同步进行的目的，改变煤巷掘进工作面通风方式；

(2)能够保证新鲜风流沿巷道进入工作面，巷道内乏风、粉尘、浮煤及工作面煤壁瓦斯沿钻孔抽出，能够有效降低巷道内粉尘和瓦斯浓度，显著改善掘进工作面作业环境；

(3)取消了局部通风机，起到了节能、降噪的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的钻孔布置平面图；

图2为本发明的钻孔布置A-A剖面图；

图3为本发明的钻孔布置B-B剖面图；

图4为本发明通风方法示意图。

附图中，1-已有巷道A；2-大直径定向钻孔主孔；3-大直径定向钻孔分支孔岩层段；4-大直径定向钻孔分支孔顺煤层钻进段；5-已有巷道B；6-待掘进巷道；7-巷道掘进方向；8-新鲜风流；9-回风流；10-掘进工作面；11-瓦斯抽采系统或辅助通风设备；12-弯头；13-风筒；14-吸风喇叭口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-4所示，本发明实施例提供了一种基于大直径定向钻孔的煤巷掘进瓦斯治理与通风方法，包括如下步骤：

步骤S10，大直径定向钻孔：工作面巷道掘进前，利用已有巷道A1向待掘进巷道6区域施工大直径定向钻孔，待掘进巷道6位于已有巷道B5一侧，所述大直径定向钻孔包括大直径定向钻孔主孔2和大直径定向钻孔分支孔，所述主孔布设在煤层顶板或煤层底板的稳定岩层中，所述主孔轨迹与待掘进巷道6轮廓线平行布置，大直径定向钻孔分支孔包括大直径定向钻孔分支孔岩层段3和大直径定向钻孔分支孔顺煤层钻进段4，在所述主孔内每隔一定距离向待掘进巷道6区域施工大直径定向钻孔分支孔，所述分支孔见煤点在待掘进巷道6轮廓线附近，所述分支孔进入煤层后顺煤层钻进，所述分支孔钻进方向与待掘巷道的掘进方向相同；

步骤S20，瓦斯预抽：钻孔施工完毕后连接抽采管路进行待掘进区域煤层瓦斯预抽；

步骤S30，掘进通风：巷道掘进初期，采取常规方式进行通风，待揭露步骤S10定向钻孔的第一个分支孔后，在该分支孔岩层段中安装弯头12，通过在弯头12上连接风筒13向掘进工作面10延伸，利用瓦斯抽采系统或辅助通风设备11通过步骤S10中的所述钻孔对掘进工作面10实施通风。当揭露下一分支孔后，重复该步骤对掘进工作面通风，同时封闭上一分支孔。以此类推，通过分支孔实施掘进工作面通风。

大直径定向钻孔分支孔布置方式遵循下一分支孔进入煤层位置在上一分支孔的终孔点附近的原则，实现各分支孔相互衔接、接续，使得钻孔覆盖范围内无瓦斯抽采盲区。

为了实现瓦斯预抽、掘进通风、降尘降噪和节能，将大直径定向钻孔的孔径设置成不小于300mm，并将大直径定向钻孔主孔2与待掘进巷道6的空间位置布置为外错。

利用瓦斯抽采系统通过大直径定向钻孔对掘进工作面10抽出式通风或钻孔开孔处借助辅助通风设施通过大直径定向钻孔对工作面实施全负压通风，改变煤巷掘进工作面10通风方式。

为了提高弯头12和风筒13的使用寿命，弯头12采用钢制弯头，风筒13采用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒；为了更好吸取风流，在刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒前端安装吸风喇叭口14吸取工作面风流。

通过图4的通风方式，能够保证新鲜风流8沿巷道掘进方向7进入工作面，回风流9沿大直径定向钻孔抽出，可将巷道内粉尘、浮煤及工作面煤壁瓦斯沿大直径定向钻孔抽出，能够有效降低掘进工作面内粉尘和瓦斯浓度，显著改善掘进工作面作业环境。

本实施例在巷道掘进前利用大直径定向钻孔预抽掘进区域煤层瓦斯，巷道掘进时利用大直径定向钻孔抽出式通风，能够取消掘进工作面局部通风机，起到降尘、降噪、节能、显著改善掘进工作面作业环境的作用。大直径定向钻孔“一孔多用”、兼具“瓦斯预抽和掘进通风”的功能，实现了通过单一大直径定向钻孔实施掘进通风与煤巷条带瓦斯抽采同步进行的目的，改变煤巷掘进工作面10通风方式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。