一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法技术

本发明专利技术公开一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，所述方法为在首采工作面顶板布置预裂爆破钻孔的钻场，所述预裂爆破钻孔自下而上依次穿透煤层间岩体和上邻近煤层，终孔进入上邻近煤层上部岩体中；向预裂爆破钻孔内装药并进行预裂爆破；起爆后经过双向聚能管的聚能效应爆破连通缝，完成爆破连通缝后待首采工作面生产设备布置完成。初采期通过控制液压支架的移架距离调整去程和返程采煤机截割深度，如此往复循环最终形成倾斜状的首采工作面。初次来压时首采工作面采空区上部顶板会根据预先施工爆破连通缝形成的长方体块状逐个垮落，避免顶板整个垮落导致初采期首采工作面瓦斯瞬间超限进而造成瓦斯灾害事故，保证煤矿安全生产。保证煤矿安全生产。保证煤矿安全生产。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法


[0001]本专利技术涉及煤炭安全开采领域，尤其涉及一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法。

技术介绍

[0002]近距离高瓦斯煤层群首采下部煤层初采期间，采空区顶板受到上部来压整体初次垮落时会导致上邻近煤层突然卸压，游离态瓦斯和解吸瓦斯瞬间大量涌入开采层首采工作面采空区及首采工作面，导致首采工作面瓦斯超限进而极易引发大规模瓦斯事故。首采工作面是整个矿井揭露煤层进行回采生产的第一个工作面，潜藏的瓦斯灾害威胁不容忽视，一旦发生瓦斯超限事故危害性也极大。
[0003]针对近距离上邻近煤层瓦斯涌入开采层首采工作面导致初采期瓦斯超限事故的防治措施，目前主要通过预先顺层钻孔、穿层钻孔、采空区埋管等瓦斯抽采技术，结合水力压裂、松动爆破等提高煤体透气性增强抽采效果。该类技术方法虽然能够取得一定效果，但由于煤层渗透性低、瓦斯难解吸，导致瓦斯抽采周期长、抽采成本高等问题严重延缓首采工作面回采进度，影响煤矿经济效益。因此，近距离高瓦斯煤层群首采下部煤层时，需要一个可行、高效的煤层开采方法，来解决近距离上邻近煤层瓦斯涌入开采煤层首采工作面进而导致工作面初采期瓦斯超限的问题，因此，本专利技术提供一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法。

技术实现思路

[0004]为了解决近距离高瓦斯煤层群首采下部煤层且上邻近煤层处于开采层冒落带范围内的首采工作面瓦斯超限问题，本专利技术提供一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，实现缩短瓦斯治理周期，保证煤矿安全、高效生产。
[0005]一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤1、布置运输巷、回风巷和开切眼，形成首采工作面完整的巷道轮廓；
[0007]步骤2、在首采工作面顶板布置预裂爆破钻孔的钻场，所述预裂爆破钻孔自下而上依次穿透煤层间岩体和上邻近煤层，终孔进入上邻近煤层上部岩体中；
[0008]步骤3、向预裂爆破钻孔内装药，并使用封孔泥逐一对每一个预裂爆破钻孔进行封孔；
[0009]步骤4、对预裂爆破钻孔进行预裂爆破；
[0010]步骤5、采煤机回采作业，采煤机的去程自运输巷一侧向回风巷一侧进行煤炭的截割，控制液压支架的移架过程调整截割深度，始终保持自回风巷一侧向运输巷一侧的煤炭截割深度由最大截割深度逐渐缩小至不割煤炭，返程采煤机自运输巷一侧向回风巷一侧的煤炭截割深度由不割煤炭逐渐增大至最大截割深度，如此往复循环最终形成倾斜状的首采工作面；
[0011]步骤6、重复步骤5中的采煤机割煤方式直至首采工作面初采期间的顶板初次来压；
[0012]步骤7、预裂爆破产生爆破连通缝的顶板全部垮落完成后，采煤机可调整截割深度恢复至煤壁截面与运输巷、回风巷垂直，完成首采工作面的煤炭资源回采。
[0013]进一步地，所述预裂爆破钻孔包括垂直预裂爆破钻孔和倾斜预裂爆破钻孔，所述步骤2中预裂爆破钻孔的具体布置方式为：自开切眼顶板向上打多排垂直预裂爆破钻孔，垂直预裂爆破钻孔直径为42mm，多排垂直预裂爆破钻孔的排内间距为500mm，垂直预裂爆破钻孔的排间距为20m，在开切眼靠近工作面处的顶板斜向工作面方向施工多排倾斜预裂爆破钻孔，倾斜预裂爆破钻孔直径为42mm，多排倾斜预裂爆破钻孔的排内终孔间距为1000mm，倾斜预裂爆破钻孔的排间距为20m，每一排内的预裂爆破钻孔横向排列。
[0014]进一步地，所述垂直预裂爆破钻孔的垂直孔深度L
垂
＝(3～4)M，倾斜预裂爆破孔深度式中，L
垂
是垂直预裂爆破钻孔的垂直孔深度，M是开采煤层的厚度，L
斜
是倾斜预裂爆破钻孔的倾斜孔深度，α是倾斜孔与垂面的夹角、夹角的取值范围为0～40
°
。
[0015]进一步地，步骤3中预裂爆破钻孔的装药具体布置方式为，预裂爆破钻孔内设置三组爆破炸药，每组爆破炸药包括2根炸药和2根双向聚能管，填装顺序是先装2根炸药再装2根双向聚能管，后重复两次前述填装顺序后进行封孔，封孔泥长度为不得小于预裂爆破钻孔长度的四分之一。
[0016]进一步地，步骤5中液压支架的移架过程调整为：去程需依次控制液压支架的移架距离从0.8m
‑
0m改变，返程需依次控制液压支架的移架距离从0m
‑
0.8m改变。
[0017]进一步地，所述的首采面的回采方式是，工作面由最初与运输巷、回风巷垂直逐渐改变为自回风巷一侧向运输巷一侧倾斜，水平错距从0m逐渐增加，当水平错距达到20m时工作面维持当前的倾斜程度进行回采至工作面顶板初次来压。
[0018]有益效果：本专利技术一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，在首采工作面布置完成前施工预裂爆破钻孔对开采煤层上覆的岩体和上邻近煤层进行两个方向的聚能爆破，形成爆破连通缝，其次开始回采后控制采煤机截割深度使工作面自回风巷一侧向运输巷一侧倾斜，形成倾斜状的回采工作面。随着回采进行，形成采空区后，顶板受到上部来压时经过爆破形成的长方体顶板煤岩块体逐个垮落，避免采空区上部顶板整块垮落瞬间造成瓦斯超限，进而发生大型瓦斯事故。此外本专利技术可配合瓦斯抽采等技术进一步降低近距离高瓦斯煤层首采面瓦斯问题，控制乃至消除整个首采工作面开采过程中的瓦斯超限现象，缩短首采面初采期的瓦斯治理周期，提高煤矿经济效益。
附图说明
[0019]图1是本专利技术预裂爆破钻场布置正视示意图；
[0020]图2是本专利技术预裂爆破钻孔起始位置仰视示意图；
[0021]图3是本专利技术预裂爆破钻孔终孔位置俯视示意图；
[0022]图4是本专利技术预裂爆破钻场放大示意图；
[0023]图5是本专利技术单根预裂爆破钻孔装填示意图；
[0024]图6是本专利技术近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法示意图。
的终孔间距为1000mm，则第1个至第10个切斜预裂爆破钻孔6
‑
2的分别为12.1m、12.2m、12.4m、12.7m、13m、13.4m、13.9m、14.4m、15m、15.6m，与之对应的角度分别为7.4
°
、10.4
°
、14.6
°
、19.1
°
、22.6
°
、26.4
°
、30.3
°
、33.6
°
、36.9
°
、39.7
°
。
[0038]所述的垂预裂爆破钻孔6的装药具体布置方式为，预裂爆破钻孔内设置3组爆破炸药，每组爆破炸药包括2根乳化炸药6
‑
3和2根双向聚能管6
‑
4，填装顺序是先装2根乳化炸药6
‑
3再装2根双向聚能管6
‑
4，后重复两次前述装填顺序后进行封孔，封孔泥6
‑
5长度为不得小于预裂爆破钻孔6的四分之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、布置运输巷、回风巷和开切眼，形成首采工作面完整的巷道轮廓；步骤2、在首采工作面顶板布置预裂爆破钻孔的钻场，所述预裂爆破钻孔自下而上依次穿透煤层间岩体和上邻近煤层，终孔进入上邻近煤层上部岩体中；步骤3、向预裂爆破钻孔内装药，并使用封孔泥逐一对每一个预裂爆破钻孔进行封孔；步骤4、对预裂爆破钻孔进行预裂爆破；步骤5、采煤机回采作业，采煤机的去程自运输巷一侧向回风巷一侧进行煤炭的截割，控制液压支架的移架过程调整截割深度，始终保持自回风巷一侧向运输巷一侧的煤炭截割深度由最大截割深度逐渐缩小至不割煤炭，返程采煤机自运输巷一侧向回风巷一侧的煤炭截割深度由不割煤炭逐渐增大至最大截割深度，如此往复循环最终形成倾斜状的首采工作面；步骤6、重复步骤5中的采煤机割煤方式直至首采工作面初采期间的顶板初次来压；步骤7、预裂爆破产生爆破连通缝的顶板全部垮落完成后，采煤机可调整截割深度恢复至煤壁截面与运输巷、回风巷垂直，完成首采工作面的煤炭资源回采。2.根据权利要求1所述的一种近距离煤层群首采面初采期防瓦斯超限的开采方法，其特征在于，所述预裂爆破钻孔包括垂直预裂爆破钻孔和倾斜预裂爆破钻孔，所述步骤2中预裂爆破钻孔的具体布置方式为：自开切眼顶板向上打多排垂直预裂爆破钻孔，垂直预裂爆破钻孔直径为42mm，多排垂直预裂爆破钻孔的排内间距为500mm，垂直预裂爆破钻孔的排间距为20m，在开切眼靠近工作面处的顶板斜向工作面方向施工多排倾斜预裂爆破钻孔，倾斜预裂爆破钻孔直径为42mm，多排倾斜预裂爆破钻孔的排内终孔间距为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，陈大伟，王怡，周栓柱，谢景娜，孙祥科，卞兆庆，王德洁，张心静，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：