快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法

摘要

本发明公开了快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，在第一工作面上、下顺槽掘进时，同期掘进下一个工作面的上顺槽，将第二上顺槽掘出成巷，这样由原在第一上顺槽施工的高位顶板裂隙钻孔抽放和埋管抽放改成在下一个工作面的上顺槽施工。按照本发明的方法进行瓦斯治理效果具有显著的经济社会安全效益，第二上顺槽施工高位裂隙钻孔和穿墙钻孔等瓦斯治理工程，不影响第一下顺槽皮带运煤和行人运料，保护了第一上顺槽设备列车上设备、机电设施的正常运转，从根本上杜绝了回风隅角尤其是上隅角的瓦斯超限问题。

权利要求

1.一种快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：

在第一工作面分别进行了采掘布置调整、通风方式调整和抽采方法调整，其中，采掘布置调整：在第一工作面上、下顺槽掘进时，同期掘进下一个工作面的上顺槽，即第二上顺槽，在第一工作面圈定到位后，也即将第二上顺槽掘出成巷，这样由原在第一上顺槽施工的高位顶板裂隙钻孔抽放和埋管抽放改成在下一个工作面的上顺槽施工，即第二上顺槽施工；

通风方式调整：调整为下行通风，调整后通风路线为，辅运大巷→第一上顺槽→第一切眼→第一下顺槽→回风联络巷→回风大巷；抽采方法调整：①在下顺槽下隅插管抽放，以抽放下隅角形成的瓦斯积聚；②高位裂隙抽放调整在下一个工作面的上顺槽施工，钻孔布置方式为向采空区侧和向停采线侧两侧布置扇形孔；③抽放采空区瓦斯是在下一个工作面的上顺槽敷设主管，垂直煤柱施工穿墙孔带抽采空区瓦斯，穿墙孔连接主抽放管；④第一煤层预抽瓦斯钻孔在第一工作面上下顺槽施工。

2.根据权利要求1所述的快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：在第一工作面或下一个工作面安装期间在第二上顺槽施工打钻孔，与安装工作同时并行作业。

3.根据权利要求1所述的快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：在下一个工作面上顺槽施工高位裂隙钻孔向两侧施工扇形孔，最大圆心角提高至59°。

4.根据权利要求1所述的快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：利用第二上顺槽对第一工作面施工高位裂隙孔，钻场间距提高至50m。

5.根据权利要求1所述的快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：在第二上顺槽施工，采用CMS-6000履带式钻机，钻孔孔径为∅153mm。

6.根据权利要求1所述的快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法，其特征在于：上顺槽上隅角为进风巷，下顺槽下隅角处有插管抽放，下隅角里面采空区内穿墙孔带抽。

说明书

快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明属于煤矿综采面瓦斯综合抽放布置技术领域，具体涉及一种快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法。

[0003] 背景技术：

[0004] 党家河煤矿位于陕西省延安市富县，属于黄陵矿区，东、南分别紧邻黄陵一号、二号矿，于2014年投产试运行，矿设计生产能力为150万吨，井田面积为93km²，开采煤层为侏罗系延安组2号煤，埋深300m-600m，煤均厚1.7m，地质储量1.88亿吨，地质构造简单，煤层倾角0°-3°,瓦斯鉴定等级为低瓦斯矿井。

[0005]  104工作面于2015年6月开始回采，该工作面概况及回采过程中瓦斯、抽放状况如下：工作面走向长2100m，倾斜宽245m，煤层倾角0°—3°，圈定储量110万吨，该工作采用正常的上行通风方式，抽放方式包括，采用上下顺槽本煤层预抽放，上顺槽（回风巷）顶板高位裂隙抽放，上顺槽埋管和插管抽放，共计四种抽放方法，其中，(1)上下顺槽本煤层抽放钻孔设计参数为：孔深125m，倾角平行于煤层，方位垂直于煤墙，孔间距5m，带抽时间6个月；（2）上顺槽高位裂隙钻孔布置及设计参数为（见图1和图2）：每25m一个钻场，每个钻场设计5个孔，分别编号为：1、2、3、4、5，所有孔均在采煤侧煤墙上部开孔，孔深分别为71m、78m、84m、110m、120m，向工作面侧分别偏中线方位13°、16°、18°、20°、22°，倾角分别为：8°、9°、10°、11°、
11°。（3）上顺槽埋管抽放即是在上顺槽上帮下部紧贴煤墙向采空区内埋设一趟10吋的聚氯乙烯管，该管每30米留一接口，在工作面即将采至该接口前连接一个3m长的干字型网孔管，采后即被埋于采空区内；（4）上顺槽插管抽即是在上顺槽上帮上部紧贴煤墙上隅角处插一个8吋的聚氯乙烯管，插管至放顶线向里2m，随工作面推进，该管也随之掐管后撤。采用此综合瓦斯抽放法，回采期间采面回风绝对瓦斯涌出量达4.8m³/min，上隅角瓦斯浓度多在
0.7%-1.2%范围波动，稍管理不慎则造成瓦斯超限和积聚，上顺槽回风巷瓦斯浓度在0.65%附近波动，时刻面临瓦斯超限危险，瓦斯管理难度极大，矿井安全生产面临严峻挑战。

[0006] 发明内容：

[0007] 为解决工作面回采期间瓦斯涌出量大和易超限问题，并消除威胁矿井安全生产薄弱环节，本发明提供一种综采面采掘空间布置及瓦斯治理采取的方法，在综采工作面采掘布置、通风方式、抽放方法上等方面均做了全新调整。

[0008] 实现上述目的所采用的技术方案为：采用快速回采综采面瓦斯综合抽放布置治理方法：

[0009] 在第一工作面分别进行了采掘布置调整、通风方式调整和抽采方法调整，其中，采掘布置调整：在第一工作面上、下顺槽掘进时，同期掘进下一个工作面的上顺槽，即第二上顺槽，在第一工作面圈定到位后，也即将第二上顺槽掘出成巷，这样由原在第一上顺槽施工的高位顶板裂隙钻孔抽放和埋管抽放改成在下一个工作面的上顺槽施工，即第二上顺槽施工；通风方式调整：调整为下行通风，调整后通风路线为，辅运大巷→第一上顺槽→第一切眼→第一下顺槽→回风联络巷→回风大巷；抽采方法调整：①在下顺槽下隅插管抽放，以抽放下隅角可能形成的瓦斯积聚；②高位裂隙抽放调整在下一个工作面的上顺槽施工，钻孔布置方式为向采空区侧和向停采线侧两侧布置扇形孔；③抽放采空区瓦斯是在下一个工作面的上顺槽敷设主管，垂直煤柱施工穿墙孔带抽采空区瓦斯，穿墙孔连接主抽放管；④第一煤层预抽瓦斯钻孔在第一工作面上下顺槽施工。

[0010] 在工作面安装期间在第二上顺槽施工打钻孔，与安装工作同时并行作业。

[0011] 在下一个工作面上顺槽施工高位裂隙钻孔向两侧施工扇形孔，最大圆心角提高至59°。

[0012] 利用第二上顺槽对第一工作面施工高位裂隙孔，钻场间距提高至50m。

[0013] 在第二上顺槽施工，采用CMS-6000履带式钻机，钻孔孔径为∅153mm。

[0014] 上顺槽上隅角为进风巷，下顺槽下隅角处有插管抽放，下隅角里面采空区内穿墙孔带抽。

[0015] 有益效果：按照本发明的综合瓦斯抽放布置方式进行瓦斯防治，瓦斯治理效果具有显著的经济社会安全效益，（1）在下一工作面上顺槽即第二上顺槽施工高位裂隙钻孔和穿墙钻孔等瓦斯治理工程，不影响第一下顺槽皮带运煤和行人运料，保护了第一上顺槽设备列车上设备、机电设施的正常运转；（2）在第二上顺槽施工各抽放孔，抽放施工人员可以自由掌握施工时间，也可在工作面安装期间打钻孔，与安装工作同时并行作业，为工作面早日投产争取时间；（3）在第二上顺槽施工抽放孔时，避开了第一生产工作面，无生产期间煤尘，作业空间充足，周围支护条件好，创造了良好的作业环境，保证了抽放施工人员的安全，从根本上杜绝了生产期间在工作面施工抽放钻孔情况，避免了各工序施工时相互干扰、“打架”现象；（4）在下一个工作面上顺槽施工高位裂隙钻孔覆盖范围面积广，由原向一侧施工扇形孔，其最大圆心角9°，现向两侧施工扇形孔，最大圆心角提高至59°，同样的钻孔长度情况下，钻孔带抽工作面范围提高5倍以上；（5）原104工作面上顺槽施工高位裂隙钻场间距25m，现利用第二上顺槽对第一工作面施工高位裂隙孔，钻场间距提高至50m，减少了抽放施工地点搬家次数1倍；（6）在第二上顺槽施工，因空间充足，无皮带机、设备列车等设备影响，由原ZYG—3200钻机全部调整为CMS-6000履带式钻机，钻孔孔径由原∅120mm调整为∅153mm，钻孔施工效率大幅提升，节省人力，减少劳动强度，由原每小班打、扩一孔50余米，提升至打、扩两孔100m以上，钻场抽放瓦斯混量由原均值4.5m3/min大幅提升至均值12m3/min，瓦斯浓度由20—30%提升至60%以上；(7)若仍利用第一上顺槽施工高位裂隙孔，当工作面超前支架推至附近时，所有钻场、钻孔、管路必须甩掉，带抽时间短，而利用第二上顺槽施工高位钻孔，所有钻孔都不会因工作面的推进而被迫甩掉，带抽时间长，效果好；（8）若仍在第一上顺槽埋管抽放，需埋设采空区内2400m的10吋聚氯乙烯管，浪费材料造价90万元，而在第二上顺槽从煤柱上施工穿墙孔的方式带抽，连接到第二上顺槽敷设的抽放管路上，该管路则带抽完后还可回收利用，节省材料；（9）在104工作面回采期间，在104上顺槽埋管抽放采空区
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瓦斯，其浓度在3%-5%，纯瓦斯量为2-3m/min，而本发明第一工作面回采时在第二上顺槽通过穿墙孔的方式连接10吋主管带抽试验后，管内瓦斯浓度达到10%左右，纯瓦斯量为7-8m3/min。(10)近水平煤层采用下行通风后，上顺槽上隅角处转变为进风巷，下顺槽下隅角处有插管抽放，下隅角里面采空区内有大量穿墙孔带抽，这也就从根本上杜绝了回风隅角尤其是上隅角的瓦斯超限问题。

[0016] 附图说明：

[0017] 图1是104上顺槽顶板裂隙钻孔平面示意图。

[0018] 图2是图1的钻孔剖面示意图。

[0019] 图3是106工作面采掘巷道布置及通风线路图。

[0020] 图4是108上顺槽顶板高位裂隙钻孔平面示意图。

[0021] 图5是图4的钻孔布置剖面示意图。

[0022] 图6是108上顺槽穿墙抽放布置平面示意图。

[0023] 图7是108上顺槽穿墙孔连接示意图。

[0024] 图中标号11为104上顺槽，12为104下顺槽，13为104采空区，21为106上顺槽，22为106下顺槽，23为106采空区，24为106切眼，24a为106现切眼，24b为106初切眼，25为106工作区，31为108上顺槽，4为煤柱，5为10吋穿墙孔连接主管，6为煤柱穿墙孔，6a为带抽采空区内瓦斯穿墙孔，6b为尚未带抽穿墙孔，7为水平辅助运输大巷，8为水平胶带运输大巷，9为水平回风大巷，10为回风联络巷。

[0025] 具体实施方式：

[0026] 参见图3-图7，在矿106综采工作面采掘布置、通风方式、抽放方法上等方面均做了全新调整，106综采面采掘空间布置及瓦斯治理采取的具体方法为：

[0027] 106工作面走向长2400m，倾斜宽245m，圈定储量130万吨，根据以前工作面的抽放情况，顶板高位裂隙抽放瓦斯浓度高，纯量大，采空区内瓦斯涌出量大，为此治瓦斯理整体思路调整为：用大钻机施工大孔径、高密度钻孔加大顶板高位裂隙抽放，加大采空区抽放力度，但如果全利用上、下顺槽施工钻场，则工作面回采时受运煤皮带架、运料、设备列车、电器设备等影响，钻机操作空间非常有限，且严重影响正常安全生产，采煤期间施工钻孔不安全，作业环境差，为此本发明调整了抽采方法、采掘布置和通风方式，采掘布置调整如下：在106工作面上、下顺槽掘进时，同期掘进下一个工作面的上顺槽，即108上顺槽，在106工作面圈定到位后，也即将108上顺槽掘出成巷（采掘空间布置见图3），这样由原在106上顺槽施工的高位顶板裂隙钻孔抽放和埋管抽放改成在下一个工作面的上顺槽施工，即108上顺槽施工；通风方式调整如下：由以前的上行通风调整为下行通风，调整后通风路线为，辅运大巷→106上顺槽→106切眼→106下顺槽→回风联络巷→回风大巷（见图3箭头标识所示），调整为下行通风方式后，解决了上隅角瓦斯积聚现象；抽采方法调整为：①因通风调整下行模式，由原在上顺槽对上隅角的插管抽放调整为在下顺槽下隅插管抽放，以抽放下隅角可能形成的瓦斯积聚；②由原在工作面上顺槽施工的高位裂隙抽放调整在下一个工作面的上顺槽施工，钻孔布置方式由原来的向采空区一侧扇形布置孔改为向采空区侧和向停采线侧两侧布置扇形孔，具体见图4和图5所示；③由原在上顺槽的埋管抽放采空区瓦斯调整为在下一个工作面的上顺槽敷设主管，垂直煤柱施工穿墙孔带抽采空区瓦斯，穿墙孔连接主抽放管，具体见穿墙孔布置图图4和图5及穿墙孔连接图图6所示；④本煤层预抽瓦斯钻孔仍然在
106工作面上下顺槽施工。

[0028] 按照本发明新思路的综合瓦斯抽放布置方式进行瓦斯防治，（1）在下一工作面上顺槽即108上顺槽施工高位裂隙钻孔和穿墙钻孔等瓦斯治理工程，不影响106下顺槽皮带运煤和行人运料，保护了106上顺槽设备列车上设备、机电设施的正常运转；（2）在108上顺槽施工各抽放孔，抽放施工人员可以自由掌握施工时间，也可在工作面安装期间打钻孔，与安装工作同时并行作业，为工作面早日投产争取时间；（3）在108上顺槽施工抽放孔时，避开了106生产工作面，无生产期间煤尘，作业空间充足，周围支护条件好，创造了良好的作业环境，保证了抽放施工人员的安全，从根本上杜绝了生产期间在工作面施工抽放钻孔情况，避免了各工序施工时相互干扰、“打架”现象；（4）在下一个工作面上顺槽施工高位裂隙钻孔覆盖范围面积广，由原向一侧施工扇形孔，其最大圆心角9°，现向两侧施工扇形孔，最大圆心角提高至59°，同样的钻孔长度情况下，钻孔带抽工作面范围提高5倍以上；（5）原104工作面上顺槽施工高位裂隙钻场间距25m，现利用108上顺槽对106工作面施工高位裂隙孔，钻场间距提高至50m，减少了抽放施工地点搬家次数1倍；（6）在108上顺槽施工，因空间充足，无皮带机、设备列车等设备影响，由原ZYG—3200钻机全部调整为CMS-6000履带式钻机，钻孔孔径由原∅120mm调整为∅153mm，钻孔施工效率大幅提升，节省人力，减少劳动强度，由原每小班打、扩一孔50余米，提升至打、扩两孔100m以上，钻场抽放瓦斯混量由原均值4.5m3/min大幅提升至均值12m3/min，瓦斯浓度由20—30%提升至60%以上；(7)若仍利用106上顺槽施工高位裂隙孔，当工作面超前支架推至附近时，所有钻场、钻孔、管路必须甩掉，带抽时间短，而利用108上顺槽施工高位钻孔，所有钻孔都不会因工作面的推进而被迫甩掉，带抽时间长，效果好；（8）若仍在106上顺槽埋管抽放，需埋设采空区内2400m的10吋聚氯乙烯管，浪费材料造价90万元，而在108上顺槽从煤柱上施工穿墙孔的方式带抽，连接到108上顺槽敷设的抽放管路上，该管路则带抽完后还可回收利用，节省材料；（9）在104工作面回采期间，在
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104上顺槽埋管抽放采空区瓦斯，其浓度在3%-5%，纯瓦斯量为2-3m/min，而106工作面回采时在108上顺槽通过穿墙孔的方式连接10吋主管带抽试验后，参见图7，管内瓦斯浓度达到
10%左右，纯瓦斯量为7-8m3/min。(10)近水平煤层采用下行通风后，上顺槽上隅角处转变为进风巷，下顺槽下隅角处有插管抽放，下隅角里面采空区内有大量穿墙孔带抽，这也就从根本上杜绝了回风隅角尤其是上隅角的瓦斯超限问题。