專利名稱：綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全領(lǐng)域，具體涉及一種綜放工作面抽放瓦斯的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著放頂煤開采技術(shù)和裝備水平的提升，綜放工作面煤炭產(chǎn)量逐年提高。綜放工作面落煤強(qiáng)度增大，瞬間瓦斯涌出量成倍增長(zhǎng)，特別是特厚煤層大采高綜放工作面開采時(shí)，由于煤層一次采出厚度大，與普通綜放面相比，工作面采動(dòng)影響范圍擴(kuò)大、原有的瓦斯空間分布發(fā)生較大的變化，瓦斯涌出極不均衡，導(dǎo)致工作面回風(fēng)瓦斯和上隅角瓦斯超限，如果采用的治理技術(shù)不當(dāng)，極易發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成重大人員傷亡。因此，瓦斯超限問題嚴(yán)重地制約綜放工作面高強(qiáng)度開采煤炭?jī)?yōu)勢(shì)的發(fā)揮，造成巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。目前所采用的頂板高抽巷封閉抽放采空區(qū)瓦斯技術(shù)方法，以高抽巷尾部構(gòu)筑封堵墻的瓦斯綜合治理技術(shù)方式，瓦斯治理成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了降低瓦斯治理中存在的成本高的問題，提供一種綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在頂板裂隙帶內(nèi)，水平方向上布置在回風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)30-50m距離的范圍內(nèi)。頂板大直徑鉆孔抽采瓦斯的關(guān)鍵技術(shù)就是鉆孔布置參數(shù)的確定，確切地說就是確定瓦斯的最優(yōu)匯集區(qū)域，這個(gè)匯集區(qū)域必須具備4個(gè)基本特征
1)匯集區(qū)域所在巖層的層位必須在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在，保證具有相當(dāng)長(zhǎng)的瓦斯抽采時(shí)
間
2)具有穩(wěn)定的高瓦斯?jié)舛?，成為采?chǎng)范圍內(nèi)的一個(gè)“瓦斯庫”，能保證較高的瓦斯抽采
率；
3)在采動(dòng)影響下會(huì)產(chǎn)生一定的裂隙通道，能使臨近層等較大范圍處的瓦斯可以源源不斷地進(jìn)入；
4)產(chǎn)生的裂隙通道不能過度暢通，以防大量空氣進(jìn)入，降低抽采濃度和抽采效率。根據(jù)礦山巖層移動(dòng)理論，采場(chǎng)上覆巖層在回采工作面采動(dòng)以后，可以形成冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶(“豎三帶”)。沿工作面的推進(jìn)方向又分為煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)、重新壓實(shí)區(qū)(“橫三區(qū)”)。根據(jù)有關(guān)“0”形圈和關(guān)鍵層的相關(guān)理論分析可知，瓦斯匯集的最優(yōu)匯集區(qū)域位于“豎三帶”的裂隙帶和“橫三區(qū)”的離層區(qū)內(nèi)。因此，主要解決“上隅角”瓦斯?jié)舛瘸薜母叱殂@孔應(yīng)位于“0”形圈靠近回風(fēng)巷側(cè)的裂隙帶；主要抽采鄰近層瓦斯、采空區(qū)瓦斯的頂板裂隙鉆孔應(yīng)位于“0”形圈內(nèi)部的裂隙帶，如此布置，方可體現(xiàn)鉆孔抽放的最大效率。
本發(fā)明改變傳統(tǒng)的高成本抽放模式，以鉆孔抽放代替?zhèn)鹘y(tǒng)的巷道抽放模式，從而大大降低了煤礦生產(chǎn)成本。


圖1為塔山礦8208工作面鉆孔抽放平示意圖。圖2為塔山礦8208工作面鉆孔抽放剖面示意圖(a)。圖3為塔山礦8208工作面鉆孔抽放剖面示意圖(b)。圖4為頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在頂板裂隙帶內(nèi)，水平方向上布置在距回風(fēng)巷30-50m距離范圍內(nèi)。以同煤集團(tuán)塔山礦8208綜采工作面為例，對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)方案做具體說明。根據(jù)8208工作面開采以來瓦斯涌出量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可知工作面絕對(duì)瓦斯涌出量在20-50 m3 / min范圍之間。正?；夭蓵r(shí)絕對(duì)瓦斯涌出量在25 m3 / min左右，但是在工作面來壓期間或機(jī)組割尾及移架放煤時(shí)，瞬間絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到45 m3 / min以上
甚至更高。在8208工作面瓦斯涌出量的組成部分中，采空區(qū)涌出所占比重較高，尤其在工作面來壓或尾部放煤時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面涌出量的比重達(dá)到80%以上，因此，解決采空區(qū)瓦斯是治理8208工作面瓦斯的關(guān)鍵。目前8208工作面配風(fēng)量為2800m3 / min，平均風(fēng)排瓦斯量為7 m3 / min，抽放瓦斯量為23 m3 / min。通過利用千米鉆機(jī)施工工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔，若能抽出15 m3 /min以上的瓦斯，將從根本上解決頂板高抽巷濃度較高以及工作面尾部放煤時(shí)瓦斯超限的問題。I)鉆孔位置確定
(I)鉆孔垂直位置確定
合理的鉆孔布置層位是頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采瓦斯成敗的關(guān)鍵，合理層位的確定需要考慮2個(gè)因素
(a)鉆孔必須布置在裂隙帶內(nèi)，最好位于其中上部位，不可太高或太低，以保證一定的瓦斯?jié)舛群统椴闪?，又可避免鉆孔因巖石的劇烈移動(dòng)而造成切斷、破壞導(dǎo)致抽采失敗。(b)布孔層位的巖石性質(zhì)應(yīng)盡量選擇中硬巖層，避免鉆孔布置在泥巖、頁巖、煤層等軟弱巖層，這樣可減少因塌孔而導(dǎo)致鉆孔的堵塞。根據(jù)工作面實(shí)際條件，計(jì)算得出8208工作面采空區(qū)冒落帶高度約為34 m，約為工作面煤層厚度的3倍。若以煤層頂板為準(zhǔn)，則可以認(rèn)為煤層頂板以上22m為冒落帶區(qū)域，再往上則為裂隙帶。各方面綜合考慮，設(shè)計(jì)在垂直方向距工作面煤層頂板30m和40m兩個(gè)層位均布置鉆孔。2)鉆孔水平位置確定根據(jù)采空區(qū)上覆巖層運(yùn)動(dòng)及瓦斯運(yùn)移的理論分析和通風(fēng)因素對(duì)瓦斯流動(dòng)的影響，結(jié)合工作面采空區(qū)垮落情況的分析預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)在8208工作面水平方向距回風(fēng)巷30m、40 m、50m處分別布置鉆孔。鉆孔布置示意圖見圖1、圖2、圖3所示。3)鉆孔數(shù)量布置
根據(jù)塔山礦8208工作面瓦斯涌出特點(diǎn)及上文關(guān)于采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律的分析，結(jié)合鉆孔施工時(shí)間及施工能力，決定鉆場(chǎng)內(nèi)布置5個(gè)鉆孔。4)鉆場(chǎng)布置
為確保工作面推進(jìn)過來時(shí)，鉆孔施工及抽放系統(tǒng)布置能及時(shí)到位，開始抽放，實(shí)驗(yàn)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)在5208巷回風(fēng)繞道。5)鉆孔施工參數(shù)表 表1:鉆孔施工參數(shù)表
權(quán)利要求
1.綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法，其特征是沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在裂隙帶內(nèi)，水平方向上布置在距回風(fēng)巷30-50m距離范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鉆孔長(zhǎng)度為800m，鉆孔直徑為96mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鉆孔的布孔層位選擇中硬巖層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種綜放工作面頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在裂隙帶內(nèi)，水平方向上布置在距回風(fēng)巷30-50m距離范圍內(nèi)。鉆孔長(zhǎng)度為800m，鉆孔直徑為96mm。鉆孔的布孔層位選擇中硬巖層。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的高成本抽放模式，以鉆孔抽放代替?zhèn)鹘y(tǒng)的巷道抽放模式，從而大大降低了煤礦生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)E21F7/00GK103016047SQ201210554570
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者于斌, 李淵, 楊智文, 孟凡龍, 閆志義, 郭萬忠, 高宇平, 楊鑫春, 趙君, 李軍, 丁錄仕 申請(qǐng)人:大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司