本發(fā)明涉及一種三位一體式瓦斯抽采方法及其結(jié)構(gòu)，屬于煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域和煤層氣開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，大多煤礦都是高瓦斯或煤與瓦斯突出礦井，對(duì)于瓦斯礦井，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局規(guī)定，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行瓦斯抽采的煤層必須先抽采瓦斯，抽采效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后方可安排采掘作業(yè)；煤礦采掘作業(yè)中，如果不先對(duì)瓦斯進(jìn)行抽放，那么在開采煤層時(shí)，煤體受到破壞或采動(dòng)的影響，貯存在煤體內(nèi)的部分瓦斯就會(huì)離開煤體而涌入采掘空間，當(dāng)瓦斯達(dá)到一定濃度后，如遇明火，即會(huì)燃燒、爆炸，這不僅會(huì)破壞巷道和器材設(shè)施，更是會(huì)直接造成礦工的傷亡。礦井瓦斯事故一直是威脅煤礦安全生產(chǎn)的頭號(hào)大敵。隨著煤礦開采深度的增加和開發(fā)強(qiáng)度的提高，瓦斯災(zāi)害日趨嚴(yán)重，特別是一些地方小型煤礦。同時(shí)，瓦斯屬于可利用能源，為實(shí)現(xiàn)資源的充分利用、為我國(guó)煤礦生產(chǎn)提供安全保障，應(yīng)遵循著"應(yīng)抽盡抽、多措并舉、抽掘采平衡"的原則，進(jìn)一步深化瓦斯的抽采技術(shù)措施。然而，在瓦斯抽采上主要遇到兩個(gè)技術(shù)難題，一是煤層中瓦斯抽出率不高，表現(xiàn)為瓦斯抽采后，仍有極大含量的瓦斯殘留于煤層中或是因?yàn)橥咚钩榉殴芾戆惭b方式不當(dāng)，煤層里的瓦斯抽不出的情況，這時(shí)，殘留的瓦斯仍對(duì)礦工的生命安全造成威脅。二是抽出的瓦斯?jié)舛炔桓?，因現(xiàn)有技術(shù)，在煤層中進(jìn)行打孔，上下巷同時(shí)埋管堵孔抽放，因?yàn)槎驴谉o意中降低了煤層的透氣性，這樣就造成了所抽出的瓦斯含量變低，而低濃度的瓦斯抽采到地面，因達(dá)不到日常使用標(biāo)準(zhǔn)，最終只能排放到大氣中，這造成了資源的浪費(fèi)、增加了大氣環(huán)境中溫室氣體的含量。綜合上述，現(xiàn)煤礦瓦斯抽采，缺少一種綜合的技術(shù)，來全部實(shí)現(xiàn)有效的提高抽出的瓦斯?jié)舛取⑻岣呙簩又型咚沟某槌雎?，減少瓦斯事故隱患的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三位一體式瓦斯抽采方法及其結(jié)構(gòu)，可提高煤層瓦斯抽出率、可有效的提高抽出瓦斯?jié)舛?，有效的減少瓦斯事故的發(fā)生，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種三位一體式瓦斯抽采方法及其結(jié)構(gòu)，該方法是在未開采的煤層中掘進(jìn)巷道20-25m為一個(gè)掘進(jìn)單位，在掘進(jìn)單位所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備采面上開設(shè)一個(gè)以上的鉆孔，并在掘進(jìn)單位的巷道內(nèi)設(shè)置帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管，同時(shí)在掘進(jìn)單位的巷道入口設(shè)置密封巷道口的活動(dòng)板墻，在活動(dòng)板墻上設(shè)置連接瓦斯抽管的瓦斯抽放系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)包括巷道及巷道所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備采面，在準(zhǔn)備采面上開設(shè)有卸壓鉆孔，在巷道內(nèi)設(shè)有帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管，在巷道上設(shè)有密封巷道口的活動(dòng)板墻，在活動(dòng)板墻上設(shè)置連接瓦斯抽管的瓦斯抽放系統(tǒng)。

上述的所述卸壓鉆孔的直徑為0.075-0.3m，全煤巷掘進(jìn)工作面卸壓鉆孔的個(gè)數(shù)為7-13個(gè),所述的在掘進(jìn)工作面上，在下部鉆有3個(gè)向下偏5°的鉆孔，兩邦各鉆有兩個(gè)向其邦偏5°角的鉆孔，鉆孔深度為3m-500m，準(zhǔn)備采面卸壓鉆孔的深度為50-200m，卸壓鉆孔在距上巷2米的煤層內(nèi)不能開設(shè)鉆孔。

上述的瓦斯抽放系統(tǒng)由拼接管道、控制閥門、泵及瓦斯存儲(chǔ)罐構(gòu)成。

上述的鉆孔，當(dāng)煤層為松軟煤層時(shí)，開上至頂板1 m下至鉆孔1 m上下兩排的鉆孔，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.8-2.0m,當(dāng)為半松軟煤層時(shí)，同樣開上下兩排的鉆孔，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.6-1.8m,對(duì)于硬質(zhì)煤層，則開上至頂板0.7 m中至上鉆孔0.7 m下至中鉆孔0.6 m的上中下三排鉆孔，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.2-1.4m。

上述的瓦斯抽管吸入口設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器通過數(shù)據(jù)線與瓦斯抽放系統(tǒng)相連。

前述的活動(dòng)板墻根據(jù)巷道斷截面面積的尺寸，由多塊木板進(jìn)行組裝而成，活動(dòng)板墻與巷道形成的空隙設(shè)有海綿和密封的膠布，活動(dòng)板墻上設(shè)有拉手。

現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明三位一體式瓦斯抽采方法及其結(jié)構(gòu)，該方法是在未開采的煤層中掘進(jìn)巷道20-25m為一個(gè)掘進(jìn)單位，在掘進(jìn)單位所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備采面上開設(shè)一個(gè)以上的鉆孔，并在掘進(jìn)單位的巷道內(nèi)設(shè)置帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管，同時(shí)在掘進(jìn)單位的巷道入口設(shè)置密封巷道口的活動(dòng)板墻，這樣活動(dòng)板墻與掘進(jìn)工作面前的20-25m巷道內(nèi)圍成一個(gè)200㎡-300㎡的瓦斯儲(chǔ)存空間，這樣經(jīng)過多次試驗(yàn)證明，這樣的空間足夠儲(chǔ)存從煤層內(nèi)擴(kuò)散出的瓦斯，而且通過利用掘進(jìn)工作面前20-25m的巷道，避免了重新開新的巷道，這樣能極大的節(jié)省人力物力、節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本；活動(dòng)板墻可由多塊木板拼接而成，這樣能對(duì)應(yīng)具體的巷道的大小，進(jìn)行相應(yīng)的組裝，輕便的木質(zhì)方便在礦井中的卸載和搬運(yùn)，同時(shí)用這樣的活動(dòng)板墻來代替現(xiàn)有的穿層鉆孔，鉆場(chǎng)抽放的方式更加高效，更重要的是這樣有利于快速封鎖瓦斯，實(shí)現(xiàn)有效的提高瓦斯儲(chǔ)存空間中瓦斯的含量和濃度；其中，卸壓鉆孔在距上巷2米的煤層內(nèi)不能開設(shè)鉆孔，這為了確保要留有安全抽采瓦斯的煤柱，防止煤層中瓦斯擴(kuò)散到上巷從而造成安全事故的發(fā)生；掘進(jìn)工作面上，在下部鉆有3個(gè)向下偏5°的鉆孔，兩邦各鉆有兩個(gè)向其邦偏5°角的鉆孔，這樣從幾個(gè)方向鉆孔，能使煤層中的鉆孔相互交錯(cuò)，克服了單一的垂直于煤層面打孔從而錯(cuò)過某些瓦斯空間的情況，這樣更能保證安全掘進(jìn)，預(yù)防煤與瓦斯突出的有效措施;在準(zhǔn)備采面卸壓鉆孔的深度為50-200m，這樣有利于在抽取瓦斯后，進(jìn)行分段式卸壓和掘進(jìn)，在打鉆過程中可以根據(jù)具體煤層的疏松情況，在決定穿孔的密度，當(dāng)煤層為松軟煤層時(shí)，鉆上下兩排的鉆孔，每一排中，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.8-2.0m,當(dāng)為半松軟煤層時(shí)，同樣鉆上下兩排的鉆孔，每一排中，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.6-1.8m,對(duì)于硬質(zhì)煤層，則鉆上中下三排鉆孔，每一排中，沿著采煤面方向兩孔之間距離為1.2-1.4m，這能保證煤層良好的透氣性，從而提高了煤層瓦斯含量的抽取率；卸壓鉆孔的直徑為0.075-0.3m，全煤巷掘進(jìn)工作面卸壓鉆孔深度為3m-500m，準(zhǔn)備采面卸壓鉆孔的深度為50-200m，卸壓鉆孔在距上巷2米的煤層內(nèi)不能開設(shè)鉆孔，這是申請(qǐng)人多次試驗(yàn)后得出的數(shù)據(jù)，這樣尺寸的孔能得到一個(gè)較為合理的瓦斯擴(kuò)散速度，同時(shí)，提高了煤層的透氣性，有利于瓦斯擴(kuò)散到儲(chǔ)存空間內(nèi)；全煤巷掘進(jìn)工作面卸壓鉆孔深度為3m-500m，這樣能根據(jù)具體情況釋放出掘進(jìn)面的瓦斯，有利于掘進(jìn)巷道20-25m為一個(gè)掘進(jìn)單位的安全生產(chǎn)；在掘進(jìn)單位的巷道內(nèi)設(shè)置帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管，這樣能避免儲(chǔ)存瓦斯空間內(nèi)因局部瓦斯?jié)舛冗^高而可能導(dǎo)致的瓦斯事故，重要的是這比現(xiàn)有的本煤層上下巷同時(shí)埋管順層抽放的技術(shù)更具有效益性；在瓦斯抽放系統(tǒng)安裝控制閥門，這樣能實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的抽放操作的控制；在瓦斯抽管吸入口設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器通過數(shù)據(jù)線與瓦斯抽放系統(tǒng)相連，這樣能對(duì)瓦斯儲(chǔ)存空間內(nèi)瓦斯進(jìn)行檢測(cè)，通過控制器計(jì)算瓦斯的濃度，從而可以把握儲(chǔ)存空間內(nèi)的濃度；在活動(dòng)板墻與巷道形成的空隙設(shè)有海綿和密封的膠布，活動(dòng)板墻上設(shè)有拉手，因?yàn)榫蜻M(jìn)的巷道面不是平整，而組裝的活動(dòng)板墻本身也存在一定的空隙，所以，先用海綿可以堵塞缺口，再用膠布可以實(shí)現(xiàn)密封，從而有效控制瓦斯在儲(chǔ)存空間內(nèi)，拉手可以有利于板墻的安裝和拆卸過程。

附圖說明

圖1為巷道入口示意圖。

圖2為圖1的剖視圖。

圖3為活動(dòng)板墻示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1.如圖1至圖3所示，一種三位一體式瓦斯抽采方法及其結(jié)構(gòu)，該方法是在未開采的煤層中掘進(jìn)巷道20-25m為一個(gè)掘進(jìn)單位，在掘進(jìn)單位的巷道1準(zhǔn)備采面2上開設(shè)一個(gè)以上的鉆孔，并在掘進(jìn)單位的巷道內(nèi)設(shè)置帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管3，同時(shí)在掘進(jìn)單位的巷道1入口設(shè)置密封巷道口的活動(dòng)板墻5，在活動(dòng)板墻5上設(shè)置連接瓦斯抽管3的瓦斯抽放系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括巷道1及巷道1所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備采面2，在準(zhǔn)備采面2上開設(shè)有卸壓鉆孔3，在巷道1內(nèi)設(shè)有帶多個(gè)吸入口的瓦斯抽管4，在巷道1上設(shè)有密封巷道口的活動(dòng)板墻5，在活動(dòng)板墻5上設(shè)置連接瓦斯抽管的瓦斯抽放系統(tǒng)。所述卸壓鉆孔3的直徑為0.075-0.3m，全煤巷掘進(jìn)工作面7卸壓鉆孔3深度為3m-500m，準(zhǔn)備采面2卸壓鉆孔的深度為50-200m，卸壓鉆孔在距上巷2米的煤層內(nèi)不能開設(shè)鉆孔，瓦斯抽放系統(tǒng)由拼接管道、控制閥門6泵及瓦斯存儲(chǔ)罐構(gòu)成，在瓦斯抽管3吸入口設(shè)有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器通過數(shù)據(jù)線與瓦斯抽放系統(tǒng)相連，所述的活動(dòng)板墻5根據(jù)巷道斷截面面積的尺寸，由多塊木板進(jìn)行組裝而成，活動(dòng)板墻5與巷道1形成的空隙設(shè)有海綿和密封的膠布，活動(dòng)板墻5上設(shè)有拉手。

其中，活動(dòng)板墻5的設(shè)計(jì)與組裝是根據(jù)井下實(shí)際的瓦斯抽放巷道1的斷面積尺寸在地面木工房進(jìn)行組裝。組裝的目的就是要讓木工板組裝都木工架上，形成活動(dòng)板墻，如圖3，組裝好后的活動(dòng)板墻5上下都有左右兩塊木工板，在活動(dòng)板墻5木工板組裝時(shí)，其順序是先將海綿長(zhǎng)帶從巷道左邦底部往上，沿巷道周邊拉到左上邦第一塊木工板的位置后暫停，待裝好第一塊木板木工板后再繼續(xù)往前拉。將上部左邊木板的反面粘膠布對(duì)準(zhǔn)左上邦木工架正面貼膠布后，壓住周邊的海綿帶，后用勁往上推使得木板和木架子粘到一起。接著往右邊拉海綿帶，按安裝左上木工板的操作方法安裝上部右邊木工板，在木工板與木板上的粘膠布對(duì)準(zhǔn)后使之粘合，粘合后接著拉周邊的海綿帶，一直拉到左巷下邦，按上述安裝木工板的操作方法將下部左右兩塊木工板粘貼到木板架上，再用封口膠布封住木工板之間的縫隙，即整個(gè)活動(dòng)板墻5組裝結(jié)束。同時(shí)，按活動(dòng)板墻5組裝的相反方向操作，即可將組裝好的活動(dòng)板墻5拆開并運(yùn)到井下瓦數(shù)抽采巷道待使用。而木工架的固定方面，底部設(shè)有長(zhǎng)為2m未鉆眼的木方，木方密集地放在安裝好的木架上，將300塊空心水泥磚砌墻式地錯(cuò)縫壓在木板上方，便能使整套木板墻得到固定。

瓦斯抽放管路安裝要方面，礦井若只有一個(gè)采區(qū)抽采瓦斯，要求從瓦斯抽采罐到采煤區(qū)或準(zhǔn)備采面的瓦斯抽采巷的管路直徑都是相同的，且要有一到三個(gè)準(zhǔn)備采面的瓦斯卸壓巷道輪著抽；礦井若有兩個(gè)采區(qū)的抽采瓦斯，如果兩個(gè)采區(qū)輪換著抽取瓦斯，則其管路直徑和采面瓦斯抽采巷道的個(gè)數(shù)與一個(gè)采區(qū)抽放瓦斯的管徑和采面瓦斯抽采巷道的個(gè)數(shù)相同；兩個(gè)以上的采區(qū)同時(shí)抽采瓦斯的礦井，要求兩支管或者多支管的總斷面積大于或等于主管的斷面面積。

在使用時(shí)，首先對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)好石門巷道的掘進(jìn)工作面距煤層中部3m的巖石上均勻鉆孔16個(gè)，孔深要求正向打穿煤層，待卸壓揭煤，煤層揭開后其次是走向全煤巷道的卸壓和掘進(jìn)，當(dāng)掘進(jìn)進(jìn)尺到20m-25m時(shí)，再打與其對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備采面2的卸壓鉆孔。在打鉆時(shí)如遇到瓦斯噴孔或有較大的響聲等動(dòng)力現(xiàn)象，說明鉆孔3已經(jīng)打入高瓦斯區(qū)域，這時(shí)應(yīng)該停止打鉆，進(jìn)行瓦斯抽管4與活動(dòng)板墻5的安裝，安裝好后，待巷道瓦斯儲(chǔ)存空間中的瓦斯達(dá)到使用濃度后才進(jìn)行瓦斯的抽采，抽采后，瓦斯降到較低的濃度（10%以下）且不再變化，才拆掉活動(dòng)板墻5，排除剩余無法利用的瓦斯，待全巷道的瓦斯?jié)舛冉档?%以下，再根據(jù)煤層中瓦斯的剩余多少情況決定打鉆或者掘進(jìn)，如剩余多，進(jìn)行再次打鉆、安裝活動(dòng)板墻5、抽放，而如果煤層中瓦斯剩余少，不足以造成瓦斯事故，則進(jìn)行掘進(jìn)進(jìn)尺作業(yè)。