一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法技术

本发明专利技术涉及一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，属于煤矿安全技术领域，本发明专利技术通过在煤巷断面上沿回采工作面顺槽的外轮廓线两侧均匀施工若干注浆钻孔，随即快速封堵后，实施注浆，待浆液固化后，将回采工作面顺槽拟延伸的煤体与两帮完全隔绝，而后沿顺槽的延伸方向施工改造抽采钻孔，并通过造穴装置对其进行造穴，提高抽采瓦斯的影响范围，并辅助常规瓦斯抽采钻孔对煤体实施瓦斯抽采，缩短高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽煤体的瓦斯抽采达标时间。本发明专利技术为矿井的瓦斯抽采提供良好的时空条件，有助加快高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面的建设进度，进一步保障矿井释放先进产能，是建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要技术支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全
，涉及一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法。

技术介绍

[0002]煤炭清洁高效利用是我国能源转型的立足点，煤炭必将成为我国能源绿色低碳转型的重要桥梁，在向新能源为主体的能源结构转变中发挥重要的支撑作用。近年来，随着科学技术水平的发展，越来越多的先进采掘工艺设备投入到煤矿井下的煤炭生产环节中，大幅度提高了煤矿的智能化开采水平，同时减少了煤矿井下作业人员的数量，为我国的煤炭行业的高质量发展提供了重要的技术支撑。但不可忽视的是，由于我国煤炭资源的赋存条件较为复杂，且受水、火、瓦斯等重大灾害的威胁，诸多的先进采掘技术设备在煤矿仍存在着适应性差的问题。这其中由于受瓦斯灾害威胁导致的煤矿采掘效率低的问题显得尤为突出。矿井的瓦斯灾害治理往往受到采掘工程进度的制约。目前，我国煤炭资源遵循“采掘并重，掘进先行”的开采原则。传统的高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽掘进工艺采用掘进和支护交替间歇作业，但由于回采工作面顺槽煤体瓦斯预抽效率低的掣肘，其煤巷的掘进速度低、用人多、相互协同性差，全国高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽工作面月平均进尺不足百米，多数矿井的采掘失衡严重，极大程度的阻碍了煤矿高效生产。因此，开展相关的技术攻关对高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽煤体实施强化预抽，并与先进的掘进工艺相结合，进而形成煤巷的快速建设方法，是当前我国煤矿安全工作者研究的主要方向之一。
[0003]有鉴于此，目前急需一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，缩短高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面的建设周期，为矿井的瓦斯抽采提供良好的时空条件，进一步保障矿井释放先进产能，是建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要技术支撑。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，缩短高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面的建设周期，为矿井瓦斯抽采提供良好时空条件。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，包括以下步骤：
[0007]S1：在煤巷断面上沿回采工作面顺槽拟延伸煤体的外轮廓线两侧均匀施工若干注浆钻孔，待注浆钻孔施工完毕后使用封孔器进行封堵后，通过封孔器向所述注浆钻孔内进行注浆，注浆钻孔内充满水泥浆液后，停止注浆，注浆钻孔内的水泥浆液完全凝固以使得顺
槽拟延伸煤体与两帮完全隔绝；
[0008]S2：在所述回采工作面顺槽拟延伸煤体的断面上施工改造瓦斯抽采钻孔，待改造瓦斯抽采钻孔施工完毕后，使用造穴装置从改造瓦斯抽采钻孔的孔底位置开始每间隔一段距离对改造瓦斯抽采钻孔进行造穴，形成改造穴，改造穴施工完毕后，对改造瓦斯抽采钻孔使用封孔器进行封堵后，并入井下瓦斯抽采管道进行抽采，并在所述回采工作面顺槽拟延伸煤体的断面上施工若干常规瓦斯抽采钻孔，对常规瓦斯抽采钻孔使用封孔器进行封堵后，并入井下瓦斯抽采管道进行抽采；
[0009]S3：井下瓦斯抽采管道累计瓦斯抽采量Q的满足条件：
[0010](W*z*x*y
‑
Q)/*z*x*y≤W
y
[0011]式中：W为煤层的原始瓦斯含量；Q为累计瓦斯抽采量；W
y
为煤巷允许掘进瓦斯含量，z为改造瓦斯抽采钻孔的深度，x为所述回采工作面顺槽外轮廓的宽度，y为所述回采工作面顺槽的高度；
[0012]当Q满足上述条件是，在所述改造瓦斯抽采钻孔间的煤体内进行取样，并测定煤层的瓦斯含量W
s
，若实测的瓦斯含量W
s
亦小于或等于W
y
，停止瓦斯抽采，拆除瓦斯抽采钻孔与改造瓦斯抽采钻孔上的封孔器后，应用综掘机或连续采煤机对回采工作面顺槽拟延伸煤体进行切割，实现快速掘进，回采工作面顺槽两帮煤体暴露后，随即开展喷浆与锚杆施工的作业，对巷道两帮与顶板进行加固与支护；
[0013]S4：在下一段回采工作面顺槽的掘进前，应在在前一段掘进煤体末端的位置处依据注浆钻孔的施工条件，对煤巷断面进行一定的扩巷，使得下一段掘进煤体段具备施工两帮注浆钻孔的条件，重复S1～S3。
[0014]进一步，在步骤S1中采用万向钻杆调节装置配合钻机施工注浆钻孔以便于钻机在靠近底板或顶板时施工钻孔，所述万向钻杆调节装置包括固定座、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、连接杆、第三圆锥齿轮、第四圆锥齿轮，所述第一圆锥齿轮和连接杆分别安装在所述固定座相邻的两侧，所述第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮分别安装在所述连接杆的两端，第一圆锥齿轮与钻机上的第一钻杆相连，另一端与第二圆锥齿轮啮合，所述第三圆锥齿轮与安装在第二钻杆上的第四圆锥齿轮啮合。
[0015]进一步，所述连接杆靠近第二圆锥齿轮的一端设有换向齿轮，所述固定座上设有与换向齿轮相啮合的换向螺杆以便于调节连接杆的旋转角度。
[0016]进一步，所述封孔器本体为工程塑料材质，整体为中空结构，内部设有连接螺纹，外表面凹陷，其凹陷内设置有裹有聚氨酯浆液的毡布。
[0017]进一步，在步骤S1中，待注浆钻孔施工完毕后将封孔器安装在注浆钻孔内，通过封孔器连接注浆管向所述注浆钻孔内进行注浆。
[0018]进一步，所述注浆管一端连接封孔器，另一端通过三通阀连接注浆泵，所述三通阀上设有压力表。
[0019]进一步，在向注浆钻孔内注浆时，当压力表的注浆压力为1MPa时停止注浆。
[0020]进一步，在步骤S2中，所述造穴装置包括固定板、第一造穴叶片、第二造穴叶片以及驱动杆，所述造穴装置通过固定板安装在钻杆的一端，所述第一造穴叶片和第二造穴叶片的中段分别转动安装在所述固定板的两侧，且所述第一造穴叶片和第二造穴叶片的一端分别连接在所述驱动杆上以通过驱动杆控制所述第一造穴叶片和第二造穴叶片的收拢和
打开。
[0021]进一步，所述注浆钻孔中心距与所述注浆钻孔周围煤体的破碎边界的直径相匹配。
[0022]进一步，所述改造穴的施工间隔距离为20m。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]1、本专利技术提供的一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，通过在煤巷断面上沿回采工作面顺槽拟延伸煤体的外轮廓线两侧均匀施工若干注浆钻孔，封堵注浆钻孔后实施注浆，待浆液固化后，将回采工作面顺槽拟延伸的煤体与两帮完全隔绝，防止两帮煤层的瓦斯向回采工作面顺槽拟延伸煤体的流动，大幅度的降低了煤巷掘进工作面瓦斯抽采的难度，施工改造瓦斯抽采钻孔，并通过改造瓦斯抽采钻孔对煤体进行造穴，极大的提高了瓦斯抽采的影响范围，提升抽采速度，配合传统瓦斯抽采钻孔快完成速高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层的瓦斯抽采工序，并且通过沿沿改造瓦斯抽采钻孔对煤体进行造穴，破除了掘进工作面煤体的结构完整性，有利于连续采煤机或综掘机的快速推进，可实现高瓦斯或煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在煤巷断面上沿回采工作面顺槽的外轮廓线两侧均匀施工若干注浆钻孔(17)，待注浆钻孔(17)施工完毕使用封孔器进行封堵后，向所述注浆钻孔(17)内进行注浆，待注浆钻孔(17)内充满水泥浆液后停止注浆，注浆钻孔(17)内的水泥浆液完全凝固以使得回采工作面顺槽拟延伸煤体与两帮完全隔绝；S2：在所述回采工作面顺槽的断面上施工改造瓦斯抽采钻孔(21)，待改造瓦斯抽采钻孔(21)施工完毕后，使用造穴装置从改造瓦斯抽采钻孔(21)的孔底位置开始每间隔一段距离对改造瓦斯抽采钻孔(21)进行造穴，形成改造穴(22)，改造穴(22)施工完毕后，对改造瓦斯抽采钻孔(21)使用封孔器进行封堵后，并入井下瓦斯抽采管道进行抽采，并在所述回采工作面顺槽拟延伸煤体的断面上施工若干常规瓦斯抽采钻孔(23)，对常规瓦斯抽采钻孔(23)使用封孔器进行封堵后，并入井下瓦斯抽采管道进行抽采；S3：井下瓦斯抽采管道累计瓦斯抽采量Q的满足条件：(W*z*x*y
‑
Q)/*z*x*y≤W
y
式中：W为煤层的原始瓦斯含量；Q为累计瓦斯抽采量；W
y
为煤巷允许掘进瓦斯含量，z为改造瓦斯抽采钻孔(21)的深度，x为所述回采工作面顺槽外轮廓的宽度，y为所述回采工作面顺槽的高度；当Q满足上述条件是，在所述改造瓦斯抽采钻孔(21)间的煤体内进行取样，并测定煤层的瓦斯含量W
s
，若实测的瓦斯含量W
s
亦小于或等于W
y
，停止瓦斯抽采，拆除瓦斯抽采钻孔与改造瓦斯抽采钻孔上的封孔器后，对回采工作面顺槽拟延伸煤体进行切割，实现快速掘进，回采工作面顺槽两帮煤体暴露后，随即开展喷浆与锚杆施工的作业，对巷道两帮与顶板(19)进行加固与支护；S4：在下一段回采工作面顺槽的掘进前，应在在前一段掘进煤体末端的位置处依据注浆钻孔(17)的施工条件，对煤巷断面进行一定的扩巷，使得下一段掘进煤体段具备施工两帮注浆钻孔(17)的条件，重复S1～S3。2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层回采工作面顺槽的快速建设方法，其特征在于：在步骤S1中采用万向钻杆调节装置配合钻机施工注浆钻孔(17)以便于钻机在靠近底板(20)或顶板(19)时施工钻孔，所述万向钻杆调节装置包括固定座(9)、第一圆锥齿轮(1)、第二圆锥齿轮(2)、连接杆(5)、第三圆锥齿轮(6)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程波，张志刚，王中华，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：