一种沿空巷道采空区瓦斯抽采的方法技术

技术编号:20355149 阅读:16 留言:0更新日期:2019-02-16 13:24
本发明专利技术为一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,适用于高瓦斯矿井以及煤层和围岩瓦斯赋存状态难以大量析出。当相邻工作面开采时,基本顶在侧向形成断裂拱使采空区周围岩体形成大量裂隙,故采空区内有大量游离态瓦斯产生。在小煤柱侧煤墙上打设瓦斯钻孔安设聚乙烯管路抽采瓦斯。随着巷道不断掘进,在巷道轴向上依次布置瓦斯钻孔管路,对采空区瓦斯形成全范围网状抽采。并入巷道内主抽采管共同回收到地面进行再利用。在采空区垮落后通过瓦斯钻孔管路抽采给予其通道,解决采空区自燃发火和瓦斯爆炸的危险,能够有效对采空区垮落压实区域和上隅角进行充分抽采,提升矿井安全性数。

【技术实现步骤摘要】
一种沿空巷道采空区瓦斯抽采的方法
本专利技术属于煤矿安全生产
,尤其涉及一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法。
技术介绍
煤矿厚煤层综放开采时相邻工作面之间需留设一定宽度的护巷煤柱,煤柱的留设宽度直接关系到上覆岩层的承载能力。煤柱留设合理与否,直接关系到上覆岩层的垂直应力是否会导致巷道变形严重,影响矿井采掘生产衔接情况。开掘巷道断面时破坏煤岩体的初始状态下的原岩应力,使得巷道周边围岩由三向受力状态向两向受力和单向受力状态转变,导致其围岩应力重新分布,对于资源回收巷道围岩的稳定性变得至关重要。同时煤炭是不可再生能源,为提高其资源回收率和降低巷道维护成本,现阶段大多数煤矿在厚煤层中采用沿空掘巷留设小煤柱技术,此时巷道布置在应力减低区域。巷道围岩(特别是小煤柱煤墙)可通过增加锚杆+注浆支护提升其拥有稳定的承载能力。通过提高围岩强度、锚杆预紧力从而达到承载上覆岩层结构的能力有效解决了巷道变形严重的问题。当相邻工作面开掘巷道直至其回采期间,由于相邻采空区和工作面之间存在大量漏风通道,在瓦斯抽放上一定程度影响采空区内部漏风流场分布规律。其中矿井瓦斯在煤体及围岩中的存在状态包括游离状态和吸附状态两种。游离状态瓦斯以自由气体的状态存在于煤体或围岩的裂缝和孔隙之中,并呈现出挤压力,极易被抽出,而吸附状态的瓦斯又分为吸着和吸收:吸着状态是由于固体粒子和气体分子之间的引力作用,使气体分子在固体粒子表面上紧密附着一个薄层;吸收状态是气体分子已进入煤体的内部,瓦斯与煤体紧密结合在一起,它和气体溶解于液体中的现象相似。在煤层未受采掘影响,仍处于原始平衡状态的条件下,游离和吸附瓦斯处于动平衡状态,各自所占的比例主要取决于压力的大小。当温度、压力等外界条件发生变化时,这种相对稳定性即遭到破坏。故吸附状态下的瓦斯难以在回采时依靠瓦斯钻孔中的管路抽取出来,当其随着工作面不断推进直接顶垮落下来后,有采空区的上覆岩层和遗留煤会释放出大量瓦斯。特别是在高瓦斯矿井中当相邻工作面开采时,基本顶在侧向也有断裂拱的形成,彼时采空区瓦斯析出量大,若无有效的通道对瓦斯进行抽出,易通过小煤柱侧煤墙裂隙进行渗透或者漏风到采空区进而造成自燃发火状态,此对相邻工作面正常回采造成一定影响,易发生瓦斯爆炸危险。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术目的是提供一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,该方法沿空巷道侧使用瓦斯钻孔管路对采空区垮落压实区的矸石和遗煤中的瓦斯以及煤柱采空区侧上隅角瓦斯进行抽采,可有效减少采空区垮落压实区内和上隅角瓦斯含量,给采空区瓦斯提供释放通道,从而避免采空区自燃发火和瓦斯爆炸的危险,提升瓦斯抽采率。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,包括如下步骤:1、沿采空区边缘掘进巷道,掘进巷道与采空区之间留设煤柱;2、在滞后掘进巷道迎头100米时,通过钻机向煤柱打设瓦斯钻孔,钻孔中放入聚乙烯瓦斯管路,聚乙烯瓦斯管路与钻孔之间填充封孔材料;钻孔布置方式,钻孔与煤柱侧锚杆间隔设置,间排距为1500mmx1000mm,同一排布置两个瓦斯钻孔,第一钻孔位于顶角下方300mm,倾斜角度为35°;第二钻孔位于底角距底板1000mm,与煤墙成垂直打设需延伸管路到采空区垮落压实区内,瓦斯管路按照水平角度0°进行安设;3、随着巷道不断掘进,在巷道轴向上依次布置瓦斯钻孔管路,对采空区瓦斯形成全范围网状抽采,并入巷道内主抽采管共同回收到地面进行再利用。所述瓦斯钻孔,孔径Φ=70mm。所述聚乙烯管路,孔径Φ=55mm。所述第一钻孔上沿轴线等间隔设置有若干小孔,用于增加接触面和通道,便于抽出瓦斯。本专利技术方法利用相邻采空区瓦斯抽采管路进行作业,最适用于高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井,特别对于瓦斯吸附性比较强的围岩,在采空区垮落后进行通过瓦斯钻孔管路抽采给予其通道,解决采空区自燃发火和瓦斯爆炸的危险,能够有效对采空区垮落压实区域和上隅角进行充分抽采,提升矿井安全性数。附图说明图1为瓦斯钻孔管路采空区平面布置示意图;图2为瓦斯酸苦管道采空区立体布置示意图;图3为瓦斯钻孔管路采空区剖面示意图;图4为A-A剖面沿空巷道轴向瓦斯钻孔管路布置示意图;图5为上隅角瓦斯钻孔管路示意图。具体实施方式结合附图说明本专利技术具体实施方式。本专利技术沿空巷道采空区瓦斯抽采的方法,具体步骤如下:如图1、2、3中在沿着采空区3边缘掘进巷道7,在掘进巷道与采空区之间留设煤柱1,运用岩体的极限平衡理论,煤柱1处于实体煤塑性区内,上覆岩层垂直应力处于低应力区域,上覆岩层对其作用力减弱,但考虑到小煤柱1在塑性区会存在大量裂隙,可以通过在锚杆和注浆支护的共同作用下,增加煤柱1的自身承载能力。在滞后掘进巷道迎头2,100m时,开始布置钻机向煤柱1煤墙中打设瓦斯钻孔,孔径Φ=70mm。如图4,瓦斯钻孔需与煤柱侧锚杆间隔打设,间排距为1500mmx1000mm,同一排布置两个瓦斯钻孔,第一瓦斯钻孔位于掘进巷道7顶角下方300mm,倾斜角度35°,聚乙烯瓦斯管路5安装在第一瓦斯钻孔中,孔径Φ=55mm,煤壁和管路之间用封孔材料隔开;第二瓦斯钻孔位于底角距底板1000mm,与煤墙成垂直打设需延伸到采空区垮落压实区3内,聚乙烯瓦斯管路6按照水平角度0°安设在钻孔中。其中图5中瓦斯管路5侧下方需钻小孔增加接触面和通道抽出瓦斯。随着掘进巷道7不断掘进,在掘进巷道7轴向上依次布置瓦斯钻孔管路5、6,对采空区3瓦斯形成全范围网状抽采,并入巷道内主抽采管共同回收到地面进行再利用。待下一工作面4形成后,亦可与工作面4煤体内的瓦斯管路,形成采空区3和工作面4立体化全方位抽采。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,其特征在于:包括如下步骤:1、沿采空区边缘掘进巷道,掘进巷道与采空区之间留设煤柱;2、在滞后掘进巷道迎头100米时,通过钻机向煤柱打设瓦斯钻孔,钻孔中放入聚乙烯瓦斯管路,聚乙烯瓦斯管路与钻孔之间填充封孔材料;钻孔布置方式,钻孔与煤柱侧锚杆间隔设置,同一排布置两个瓦斯钻孔,第一钻孔位于顶角下方,倾斜设置;第二钻孔位于底角上部,与煤墙成垂直打设需延伸管路到采空区垮落压实区内,瓦斯管路按照水平角度0°进行安设;3、随着巷道不断掘进,在巷道轴向上依次布置瓦斯钻孔管路,对采空区瓦斯形成全范围网状抽采,并入巷道内主抽采管共同回收到地面进行再利用。

【技术特征摘要】
1.一种沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,其特征在于:包括如下步骤:1、沿采空区边缘掘进巷道,掘进巷道与采空区之间留设煤柱;2、在滞后掘进巷道迎头100米时,通过钻机向煤柱打设瓦斯钻孔,钻孔中放入聚乙烯瓦斯管路,聚乙烯瓦斯管路与钻孔之间填充封孔材料;钻孔布置方式,钻孔与煤柱侧锚杆间隔设置,同一排布置两个瓦斯钻孔,第一钻孔位于顶角下方,倾斜设置;第二钻孔位于底角上部,与煤墙成垂直打设需延伸管路到采空区垮落压实区内,瓦斯管路按照水平角度0°进行安设;3、随着巷道不断掘进,在巷道轴向上依次布置瓦斯钻孔管路,对采空区瓦斯形成全范围网状抽采,并入巷道内主抽采管共同回收到地面进行再利用。2.根据权利要求1所述的沿空巷道相邻采空区瓦斯抽采方法,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:芦志刚白璐范红斌王强连师
申请(专利权)人:山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿
类型:发明
国别省市:山西,14

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