一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法技术

本发明专利技术公开了一种近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，通过“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，利用裂隙带走向长钻孔代替高抽巷抽采极近距离煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，避免了回采工作面上隅角瓦斯超限，降低了瓦斯抽采工程成本；通过回采工作面皮带顺槽布置注气管路连续向采空区注液态二氧化碳抑制本煤层遗煤自燃，通过在回采工作面轨道顺槽布置低位钻孔注氮气防止开采跨落后的极近距离煤层煤自燃，构成了采空区煤自燃立体防控体系，实现了对采空区浮煤自燃的精准防治；最终达到了极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治的目的，提高了煤炭回收率及工作面回采接续速度，保障了回采工作面的安全生产。

A method for CO treatment of gas and coal spontaneous combustion in a very close range coal seam

【技术实现步骤摘要】
一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法
本专利技术属于矿井瓦斯与火灾防治等
，具体涉及极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法。
技术介绍
矿井瓦斯爆炸和煤自燃是煤矿主要灾害形势。在我国很多矿区，这两种灾害呈现共生的趋势；一方面煤层瓦斯含量高，同时自然发火危险也较大。煤层瓦斯与自燃共生，使得灾害防控复杂化、艰巨化。在瓦斯与煤层自燃的相互影响方面，国内外学者已开展了部分研究；周福宝等研究了瓦斯与煤自燃共存的内在关联性及致灾机理，提出裂隙场、CH4浓度场、O2浓度场和温度场4场交汇是致灾充要条件；聂鸿元等运用注氮防灭火技术、注胶防灭火技术来综合防治近煤层高瓦斯煤层；王海清等通过采取巷道封闭抽放、穿层钻孔抽放的瓦斯治理措施和采空区注氮、邻近工作面注浆一体化火灾防治技术。但是已有的瓦斯与煤自燃的共治方法主要用于单一煤层和近距离煤层开采，未发现对极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治开展研究；所谓极近距离煤层是指由于上下煤层间距较小，邻近煤层处在开采煤层上方冒落带范围之内，随着开采煤层工作面向前推进，邻近煤层发生跨落，并以浮煤的形式堆积在开采煤层采空区，因此开采煤层采空区既包括本煤层开采浮煤，也包括邻近煤层浮煤，且两层浮煤通过冒落矸石隔开，形成了采空区空间立体浮煤，随着工作面向前推进，两层浮煤均会解吸瓦斯，且具有自然发火倾向，因此需要提出一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，一方面改变两层浮煤瓦斯运移方向，避免回采工作面上隅角瓦斯超限，另外一方面防止两层浮煤自然发火。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，该方法主要针对开采煤层有上邻近煤层，开采煤层与上邻近煤层都属于高瓦斯易自燃煤层，且邻近煤层与开采煤层极近，垂直距离位于开采煤层上方冒落带范围之内。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：包括“两进一回”工作面通风系统、裂隙带走向长钻孔、注气管路连续向采空区注液态二氧化碳、低位钻孔注氮气，其中“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，裂隙带走向长钻孔抽采极近距离煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，注气管路连续向采空区注液态二氧化碳布置在回采工作面皮带顺槽，抑制本煤层遗煤自燃，低位钻孔注氮气布置在回采工作面轨道顺槽，防止开采跨落后的极近距离煤层自燃。所述的极近距离煤层是指邻近煤层在开采煤层上方冒落带范围之内，随着回采工作面向前推进，极近距离煤层跨落到本煤层采空区中。所述的“两进一回”工作面通风系统，利用回采工作面的皮带顺槽和回采工作面的轨道顺槽进风，通过回采工作面的回风顺槽回风，其中回采工作面的皮带顺槽和回采工作面的轨道顺槽每隔20m通过联络巷连接，联络巷通过密闭墙密闭，当回采工作面推进到其中一条联络巷附近时，打开该联络巷的密闭墙。所述的裂隙带走向长钻孔，在回采工作面上方裂隙带位置布置6个走向长钻孔，钻孔孔径均为113mm圆形孔，钻孔距回采工作面回风顺槽平距分别为7m、14m、21m、28m、35m、42m、48m，距回采工作面垂距分别为7倍、7.3倍、7.6倍、7.9倍、8.2倍、8.5倍煤层厚度，孔口负压均为20～30KPa。所述的在回采工作面皮带顺槽布置注气管路连续向采空区注液态二氧化碳，注气管路直径为70mm无缝圆形钢管，随着回采工作面向前推进，注气管路向前拖动，保证注气管路注气口始终位于采空区深部氧化带位置，实现连续向采空区氧化带注液态二氧化碳。所述的在回采工作面轨道顺槽布置低位钻孔注氮气，通过在回采工作面轨道顺槽靠回采工作面侧每隔30m布置一组抽采钻孔，每组布置5个钻孔，钻孔终孔位置位于极近距离煤层氧化带。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，通过“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，利用裂隙带走向长钻孔代替高抽巷抽采极近距离煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，避免了回采工作面上隅角瓦斯超限，降低了瓦斯抽采工程成本；通过回采工作面皮带顺槽布置注气管路连续向采空区注液态二氧化碳抑制本煤层遗煤自燃，通过在回采工作面轨道顺槽布置低位钻孔注氮气防止开采跨落后的极近距离煤层煤自燃，构成了采空区煤自燃立体防控体系，实现了对采空区浮煤自燃的精准防治；最终达到了极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治的目的，提高了煤炭回收率及工作面回采接续速度，保障了回采工作面的安全生产。附图说明图1是本专利技术整体示意图(俯视图)图2是裂隙带走向长钻孔、联络巷、密闭墙布置示意图(俯视图)图3是裂隙带走向长钻孔示意图(正视图)图4是低位钻示意图(正视图)图5是注气管路示意图(立体图)图中，1—回采工作面，2—采空区，3—回采工作面轨道顺槽，4—回采工作面皮带顺槽，5—回采工作面回风顺槽，6—联络巷，7—密闭墙，8—裂隙带走向长钻孔，9—低位钻孔，10—极近距离煤层，11—本煤层，12—注气管路，13—注气口。具体实施方式如图1～5所示，本专利技术的一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，包括“两进一回”工作面通风系统、裂隙带走向长钻孔、注气管路连续向采空区注液态二氧化碳、低位钻孔注氮气，其中采用“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面1涌出的瓦斯，通过裂隙带走向长钻孔8抽采极近距离煤层10及本煤层11遗煤涌出的瓦斯，利用在回采工作面皮带顺槽4布置注气管路12连续向采空区2注液态二氧化碳抑制本煤层11遗煤自燃。通过在回采工作面轨道顺槽3布置低位钻孔9注氮气防止开采跨落后的极近距离煤层10自燃。极近距离煤层10是指邻近煤层在开采煤层上方冒落带范围之内，随着回采工作面1向前推进，极近距离煤层10跨落到开采煤层采空区2中。“两进一回”工作面通风系统，利用回采工作面的皮带顺槽4和回采工作面的轨道顺槽3进风，通过回采工作面的回风顺槽5回风，其中回采工作面的皮带顺槽4和回采工作面的轨道顺槽3每间隔20m通过联络巷6(包括联络巷601、602、603、604、605、606)连接，联络巷6通过密闭墙7(包括密闭墙702、703、704、705、706)密闭，当回采工作面1推进到其中一条联络巷6附近时，打开该联络巷6的密闭墙7，如回采工作面1推进到联络巷602附近时，打开密闭墙702。在回采工作面1上方裂隙带位置布置6个裂隙带走向长钻孔8(包括801、802、803、804、805、806)，钻孔孔径均为113mm圆形孔，裂隙带走向长钻孔801、802、803、804、805、806距回采工作面回风顺槽5平距分别为7m、14m、21m、28m、35m、42m、48m，距回采工作面1垂距分别为7倍、7.3倍、7.6倍、7.9倍、8.2倍、8.5倍本煤层11厚度，孔口负压均为20～30KPa。在回采工作面皮带顺槽4布置注气管路12连续向采空区2注液态二氧化碳，注气管路12直径为70mm无缝圆形钢管，随着回采工作面1向前推进，注气管路12向前拖动，保证注气管路的注气口13始终位于采空区2深部本煤层11遗煤氧化带，实现连续向采空区2氧化带注液态二氧化碳，液态二氧化碳具有吸热、惰化煤自燃等功能，且二氧化碳密度比空气大，容易覆盖在本煤层11遗煤上方，起到隔绝空气的目的。在回采工作面轨道顺槽3布置低位钻孔9注氮气，通过在回采工作面轨道顺槽3靠回采工作面1侧每隔30m布置一组抽采钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，包括“两进一回”工作面通风系统、裂隙带走向长钻孔、注气管路连续向采空区注液态二氧化碳、低位钻孔注氮气，其中“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，裂隙带走向长钻孔抽采极近距离煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，注气管路连续向采空区注液态二氧化碳布置在回采工作面皮带顺槽，抑制本煤层遗煤自燃，低位钻孔注氮气布置在回采工作面轨道顺槽，防止开采跨落后的极近距离煤层自燃。

【技术特征摘要】
1.一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，包括“两进一回”工作面通风系统、裂隙带走向长钻孔、注气管路连续向采空区注液态二氧化碳、低位钻孔注氮气，其中“两进一回”工作面通风系统治理回采工作面涌出的瓦斯，裂隙带走向长钻孔抽采极近距离煤层及本煤层遗煤涌出的瓦斯，注气管路连续向采空区注液态二氧化碳布置在回采工作面皮带顺槽，抑制本煤层遗煤自燃，低位钻孔注氮气布置在回采工作面轨道顺槽，防止开采跨落后的极近距离煤层自燃。2.根据权利要求1所述的一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，其特征在于：所述的极近距离煤层是指邻近煤层在开采煤层上方冒落带范围之内，随着回采工作面向前推进，极近距离煤层跨落到本煤层采空区中。3.根据权利要求1所述的一种极近距离煤层开采瓦斯与煤自燃共治方法，其特征在于：所述的“两进一回”工作面通风系统，利用回采工作面的皮带顺槽和回采工作面的轨道顺槽进风，通过回采工作面的回风顺槽回风，其中回采工作面的皮带顺槽和回采工作面的轨道顺槽每隔20m通过联络巷连接，联络巷通过密闭墙密闭，当回采工作面推进到其中一条联络巷附近时，打开该联...

【专利技术属性】
技术研发人员：周爱桃，王凯，陶博，吴龙刚，徐超，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11