一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法
2023-05-08 01:38:21 2
一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法
【專利摘要】一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法，屬於煤礦瓦斯治理方法。該綜合治理方法基於低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層開採時卸壓瓦斯湧出規律，構建上保護層煤與瓦斯共採體系，包括：保護層和被保護層瓦斯抽採。保護層瓦斯抽採包括保護層本煤層瓦斯抽採、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採；被保護層瓦斯抽採為煤層瓦斯預抽。進而實現低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層的安全高效回採。此開採方法簡單，穩定可靠，社會效益和經濟效益顯著，對於提高防治煤礦瓦斯災害措施的安全性和可靠性，改善採煤環境、提高工作面的安全狀況和效率，具有重要意義。
【專利說明】一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤礦瓦斯治理方法，具體是一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，煤層瓦斯抽採技術獲得了飛速發展，並與保護層開採成功結合，形成了保護層開採及被保護層卸壓瓦斯抽採技術。多年的開採實踐證明，保護層開採及被保護層卸壓術是防治煤與瓦斯突出最有效、最經濟的區域性措施之一，該技術不僅可以避免長期與突出危險煤層短兵相接的狀態，而且提高了防治煤與瓦斯突出措施的安全性和可靠性。為此，煤炭監管部門通過先後通過不同的法律法規，將保護層開採及被保護層卸壓瓦斯抽採技術定為目前突出危險煤層群開採的強制性首選防突技術。隨著煤礦綜合機械化採煤工藝的發展，工作面推進加速，瓦斯湧出量急劇增加，瓦斯已經成為制約一些礦井安全高效開採的關鍵因素.瓦斯是一種具有強烈溫室效應的氣體，溫室效應約為CO2的21倍，大量的排放將造成嚴重的環境問題，但是，瓦斯又是一種清潔、高效的能源，在熱值上，瓦斯與常規天然氣相當，每1000 m 3純瓦斯相當於It燃油或1.25t的標準煤.我國高瓦斯礦井噸煤瓦斯含量平均為6?10 m 3，瓦斯資源豐富，大力抽採瓦斯資源既可以提高資源的利用率，又可以提高煤礦採煤的安全性，並有利於改善全球大氣環境。因此，如何安全高效抽採高瓦斯煤礦瓦斯資源，實現煤與瓦斯安全高效共採，是國內外許多學者研究的目標和方向。
【發明內容】
[0003]技術問題:為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種生產效益、安全性和可靠性好，可實現地透氣性高瓦斯近距離煤層群卸壓防突、保護層和被保護層煤與瓦斯共採的一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理的方法。
[0004]技術方案:本發明的目的通過如下技術方案實現:基於低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層開採時卸壓瓦斯湧出規律，構建上保護層煤與瓦斯共採體系，所述的共採體系包括:保護層和被保護層瓦斯抽採；保護層瓦斯抽採包括保護層本煤層瓦斯抽採、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採，所述的被保護層瓦斯抽採為煤層瓦斯預抽；具體的方法如下:
[0005]一、保護層本煤層瓦斯抽採布置
[0006]I)平行鑽孔形式瓦斯抽採布置
[0007]迴風巷採幫從900m處開始布置I號鑽孔，鑽孔垂直巷道布置，鑽孔間距為9m，直到距大巷保護煤柱50m處結束，以仰角為+1°向上打鑽，鑽孔深度為80m，在施工過程中鑽孔仰角根據現場地質條件而定，仰角角度範圍在O?90° ;
[0008]2)鑽場扇形鑽孔形式瓦斯抽採布置
[0009]在迴風巷的900m處往裡至開切眼，採幫及運輸巷採幫每隔50m布置一個鑽場，每個鑽場布置8鑽孔；迴風巷採幫鑽孔開口高度1.2m，以+1°角沿煤層鑽進，孔深為80m ;鑽孔傾角和開孔傾角根據煤層傾角、實際在施工過程中，現場人員根據煤層變化調整鑽孔角度確保鑽孔施工在煤層中；
[0010]二、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採布置
[0011]在運輸巷內，利用已有的、距工作面最近的兩個鑽場各施工一組上裂隙帶鑽孔，鑽場內共施工5個鑽孔，呈扇形布置，I號?5號鑽孔從左向右依次排開，鑽孔終孔水平間距均為15m，根據裂隙帶發育高度分析結果，裂隙帶鑽孔終孔按8?10倍採高13?16m進行設定；鑽場深3m，鑽孔間距0.6m，鑽孔在頂板與巷道煤幫的交界處開口。
[0012]鑽孔的孔徑均為50mm，封孔、擴孔長度為9m，封孔採用50mm帶法蘭盤的聚乙烯管，水泥封孔；與主管路連接採用埋線管，主管路三通處安設閥門及放水器，以便抽放觀測記錄、調整抽採參數和放水；
[0013]三、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採布置
[0014]在運輸巷留巷充填體內每間隔9m預留一 4寸管，並用法蘭盤埋線管連接，伸出牆體0.5m，在留巷施工過程中，每個4寸管設置一個閘閥和觀測孔與巷道非採幫的Φ 320抽放管連接，並將沿空留巷非採幫Φ 320抽放管延接至工作面採空區後部實現採空區瓦斯抽米;
[0015]採空區埋管抽採通過安裝管路直接抽採採空區瓦斯，儘量減少採空區瓦斯流入工作面；一般情況下，採空區埋管直徑75mm?100mm，處在採區內的一端長度可根據現場確定；管壁穿有小孔並用沙網包好，防止抽採過程中發生堵塞；該管應儘量靠近煤層頂部，處於瓦斯濃度較高的地點；
[0016]四、被保護層煤層瓦斯預抽布置
[0017]在被保護層迴風巷道距二橫貫77m處到切眼，巷道右幫布置保護層瓦斯抽採鑽場；1號鑽場在距二橫貫77m處，與2號鑽場間距50m，布置9個鑽孔；2號鑽場到7號鑽場每個鑽場間距50m,在2號鑽場到7號鑽場每個鑽場布置5個孔；7號鑽場到9號鑽場每個鑽場間距40m, 9號鑽場到10號鑽場間距69m,在8號鑽場布置4個鑽孔,9號鑽場布置5個鑽孔，10號鑽場布置6個鑽孔；10號鑽場到26號鑽場每個鑽場間距50m,在每個鑽場布置5個鑽孔；
[0018]鑽孔目標方位為359°，每個鑽場內開孔間距為Im左右、鑽孔間距為10m，單孔深度為340m，鑽孔角度和開口傾角要根據煤層傾角、實際鑽場變化進行調整；鑽孔孔徑為96mm,封孔、擴孔長度為9m,擴孔直徑為150mm,封孔管米用4寸PVC管,425號水泥封孔。
[0019]有益效果:由於採用了上述方案，確定了低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合放置的方法，並根據低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層開採時卸壓瓦斯湧出規律，構建了上保護層煤與瓦斯共採體系，實現低透氣性高瓦斯近距離煤層群的卸壓防突、保護層和被保護層煤與瓦斯安全高效共採。解決了透氣性高瓦斯近距離煤層群卸壓防突、保護層和被保護層煤與瓦斯安全高效共採的問題，此開採方法簡單，穩定可靠，社會效益和經濟效益顯著，對於提高防治煤礦瓦斯災害措施的安全性和可靠性，改善採煤環境、提高工作面的安全狀況和效率，具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的保護層煤與瓦斯共採體系圖。[0021]圖2是本發明的保護層本煤層瓦斯抽採布置圖。
[0022]圖3是本發明的頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採布置圖。
[0023]圖4是本發明的留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採布置圖。
[0024]圖5是本發明的被保護層煤層瓦斯預抽布置平面圖。
[0025]圖6是本發明的被保護層煤層瓦斯預抽布置剖視圖。
[0026]圖中，1、迴風巷；2、運輸巷；3、開切眼；4、平行鑽孔；5、鑽場扇形鑽孔；6、保護層本煤層鑽場；7、頂板高位鑽場；8、頂板高位鑽場鑽孔；9、保護層工作面；10、沿空留巷充填牆；
11、留巷牆體埋管；12、沿空留巷；13、被保護層迴風巷；14、被保護層千米定向鑽孔；15、被保護層預抽鑽場。
【具體實施方式】
[0027]結合附圖1?圖6對本發明具體實施步驟進行說明:
[0028]實施例1:基於沙曲礦低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層開採時卸壓瓦斯湧出規律，構建了上保護層煤與瓦斯共採體系，主要包括保護層和被保護層瓦斯抽採。保護層瓦斯抽採包括保護層本煤層瓦斯抽採、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採，其次對被保護層進行煤層瓦斯預抽。具體方法如下:
[0029]一、保護層本煤層瓦斯抽採布置
[0030]I)平行鑽孔形式瓦斯抽採
[0031]22201輔助運輸巷I採幫從900m處開始布置I號鑽孔4，鑽孔4垂直巷道布置，鑽孔4間距為9m，直到距大巷保護煤柱50m處結束，以仰角為+1°向上打鑽，鑽孔4深度為80m,在施工過程中鑽孔4仰角根據現場地質條件而定，仰角角度範圍在O?90°，保證仰角向上打鑽排渣容易，孔內不積水；鑽孔4總施工數為81個，總進尺為6480m。
[0032]2)鑽場扇形鑽孔形式瓦斯抽採布置
[0033]在22201輔助運輸巷I (900m往裡至開切眼)採幫及22201機軌合一巷2採幫每隔50m布置一個鑽場6,共布置38個鑽場6,每個鑽場6布置8鑽孔5,機軌合一巷2和輔助運輸巷I鑽場6共施工本煤層鑽孔304個，總進尺為24320m。
[0034]輔助運輸巷I採幫鑽孔4開口高度1.2m，以+1°角沿煤層鑽進，孔深為80m。鑽孔4傾角和開孔傾角根據煤層傾角、實際在施工過程中，現場人員可根據煤層變化適當調整鑽孔(4)角度確保鑽孔施工在煤層中。
[0035]二、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採布置
[0036]在22201機軌合一巷2內，利用已有的、距工作面最近的兩個鑽場7，即在機軌合一巷2左幫25鑽場(1450m)和24鑽場(1400m)各施工一組上裂隙帶鑽孔8，鑽場7內共施工5個鑽孔，呈扇形布置，I號?5號鑽孔8從左向右依次排開，鑽孔8終孔水平間距均為15m，根據裂隙帶發育高度分析結果，裂隙帶鑽孔終孔按8?10倍採高(13?16m)進行設計。鑽場7深3m，鑽孔間距0.6m,鑽孔8在頂板與巷道煤幫的交界處開口(可根據現場具體情況進行適當調整)。
[0037]鑽孔8施工採用ZYG-150型鑽機，孔徑均為50mm，封孔、擴孔長度為9m，封孔採用50mm帶法蘭盤的聚乙烯管，水泥封孔。與主管路連接採用埋線管，主管路三通處安設閥門及放水器，以便抽放觀測記錄、調整抽採參數和放水。[0038]三、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採
[0039]在22201留巷12充填體10內每間隔9m預留一 4寸管，並用法蘭盤埋線管連接，伸出牆體0.5m，在留巷12施工過程中，每個4寸管設置一個閘閥和觀測孔與巷道非採幫的Φ 320抽放管連接，並將沿空留巷非採幫Φ 320抽放管延接至22201工作面採空區後部實現米空區瓦斯抽米。
[0040]採空區埋管11抽採通過安裝管路直接抽採採空區瓦斯，儘量減少採空區瓦斯流入工作面。一般情況下，採空區埋管直徑75mm?100mm，處在採區內的一端長度可根據現場確定。管壁穿有小孔並用沙網包好，防止抽採過程中發生堵塞現象。該管應儘量靠近煤層頂部，處於瓦斯濃度較高的地點。
[0041]五、被保護層進行煤層瓦斯預抽
[0042]在24208輔助運輸巷13距二橫貫77m處到切眼，巷道右幫開設保護層抽採鑽場1526個。I號鑽場在距二橫貫77m處，與2號鑽場間距50m，布置9個鑽孔。2號鑽場到7號鑽場每個鑽場間距50m,在2號鑽場到7號鑽場每個鑽場布置5個孔。7號鑽場到9號鑽場每個鑽場間距40m, 9號鑽場到10號鑽場間距69m,在8號鑽場布置4個鑽孔,9號鑽場布置5個鑽孔，10號鑽場布置6個鑽孔。10號鑽場到26號鑽場每個鑽場間距50m,在每個鑽場布置5個鑽孔。
[0043]鑽孔14目標方位為359°，每個鑽場15內開孔間距為Im左右、鑽孔14間距為10m，單孔深度為340m，鑽孔14角度和開口傾角要根據煤層傾角、實際鑽場變化進行調整。鑽孔14孔徑為96mm，封孔、擴孔長度為9m，擴孔直徑為150mm，封孔管採用4寸PVC管，425號水泥封孔。
【權利要求】
1.一種低透氣性高瓦斯煤層群保護層瓦斯綜合治理方法，其特徵在於:基於低透氣性高瓦斯近距離煤層群條件下上保護層開採時卸壓瓦斯湧出規律，構建上保護層煤與瓦斯共採體系，所述的共採體系包括:保護層和被保護層瓦斯抽採；所述的保護層瓦斯抽採包括保護層本煤層瓦斯抽採、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採，所述的被保護層瓦斯抽採為煤層瓦斯預抽；具體的方法如下: 一、保護層本煤層瓦斯抽採布置 1)平行鑽孔形式瓦斯抽採布置 迴風巷採幫從900m處開始布置I號鑽孔，鑽孔垂直巷道布置，鑽孔間距為9m，直到距大巷保護煤柱50m處結束，以仰角為+1°向上打鑽，鑽孔深度為80m，在施工過程中鑽孔(4)仰角根據現場地質條件而定，仰角角度範圍在O~90° ; 2)鑽場扇形鑽孔形式瓦斯抽採布置 在迴風巷的900m處往裡至開切眼，採幫及運輸巷採幫每隔50m布置一個鑽場，每個鑽場布置8鑽孔；迴風巷採幫鑽孔開口高度1.2m,以+1°角沿煤層鑽進，孔深為80m ;鑽孔仰角和開孔仰角根據煤層傾角、實際在施工過程中，現場人員根據煤層變化調整鑽孔角度確保鑽孔施工在煤層中； 二、頂板高位鑽場鑽孔瓦斯抽採布置 在運輸巷內，利用已有的、距工作面最近的兩個鑽場各施工一組上裂隙帶鑽孔，鑽場內共施工5個鑽孔，呈扇形布置，I號~5號鑽孔從左向右依次排開，鑽孔終孔水平間距均為15m，根據裂隙帶發育高度分析結果，裂隙帶鑽孔終孔按8~10倍採高13~16m進行設定；鑽場深3m，鑽孔間距0.6m，鑽孔在頂板與巷道煤幫的交界處開口 ； 鑽孔的孔徑均為50mm，封孔、擴孔長度為9m，封孔採用50mm帶法蘭盤的聚乙烯管，水泥封孔；與主管路連接採用埋線管，主管路三通處安設閥門及放水器，以便抽放觀測記錄、調整抽採參數和放水； 三、留巷牆體埋管採空區瓦斯抽採布置 在運輸巷留巷充填體內每間隔9m預留一 4寸管，並用法蘭盤埋線管連接，伸出牆體0.5m，在留巷施工過程中，每個4寸管設置一個閘閥和觀測孔與巷道非採幫的Φ320抽放管連接，並將沿空留巷非採幫Φ 320抽放管延接至工作面採空區後部實現採空區瓦斯抽採； 採空區埋管抽採通過安裝管路直接抽採採空區瓦斯，儘量減少採空區瓦斯流入工作面；一般情況下，採空區埋管直徑75mm~100mm，處在採區內的一端長度可根據現場確定；管壁穿有小孔並用沙網包好，防止抽採過程中發生堵塞；該管應儘量靠近煤層頂部，處於瓦斯濃度較高的地點； 四、被保護層煤層瓦斯預抽布置 在被保護層迴風巷距二橫貫77m處到切眼，巷道右幫布置保護層瓦斯抽採鑽場；1號鑽場在距二橫貫77m處，與2號鑽場間距50m，布置9個鑽孔；2號鑽場到7號鑽場每個鑽場間距50m，在2號鑽場到7號鑽場每個鑽場布置5個孔；7號鑽場到9號鑽場每個鑽場間距40m, 9號鑽場到10號鑽場間距69m,在8號鑽場布置4個鑽孔,9號鑽場布置5個鑽孔，10號鑽場布置6個鑽孔；10號鑽場到26號鑽場每個鑽場間距50m,在每個鑽場布置5個鑽孔； 鑽孔目標方位為359°，每個鑽場內開孔間距為Im左右、鑽孔間距為10m，單孔深度為340m，鑽孔角度和開口傾角要根據煤層傾角、實際鑽場變化進行調整；鑽孔孔徑為96mm，封孔、擴孔長度為9m， 擴孔直徑為150mm，封孔管採用4寸PVC管，425號水泥封孔。
【文檔編號】E21F7/00GK103775127SQ201310752165
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】方新秋, 謝小平, 顏邦華, 梁敏富, 吳剛, 薛廣哲 申請人:中國礦業大學