一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法技术

本发明专利技术提供了一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，属于井下灾害防治的技术领域，在回风侧布置钻场进行钻孔施工：上部钻孔布置在上邻近煤层采空区的下部，用于拦截上覆采空区下泄至回采区域的低氧气体；顶部钻孔布置在主采煤层的回风侧的顶板上部，用于抽采回采工作面回风侧及上隅角区域的低氧气体；下部钻孔布置在工作面底板下部，用于抽采下邻近煤层涌向回采区域的低氧气体。在分析上隅角区域、工作面回风侧区域低氧气体特征和来源规律的基础上，应用大直径定向钻孔施工技术，优化钻孔布置方式，调节不同类型钻孔抽采参数，实现大直径钻孔对工作面不同来源气体的精准抽采，高效解决工作面回采过程中的低氧问题。高效解决工作面回采过程中的低氧问题。高效解决工作面回采过程中的低氧问题。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法


[0001]本专利技术属于井下灾害防治的
，尤其是涉及一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法。

技术介绍

[0002]近距离煤层群是指在多煤层赋存的矿区（矿井），当一层煤回采时，受采动影响，工作面顶底板产生的裂隙能够导通其上下邻近煤层，使得上下煤层之间存在气体、液体的流动通道。工作面回采过程中，煤层自身含有二氧化碳、氮气等低氧气体释放；上下邻近煤层氧化过程中产生并释放二氧化碳、氮气等低氧气体；工作面为防止煤层自燃而采取注氮气；回采区域通风不畅或漏风、工作面回采区域气压较低等多种因素影响，导致工作面回采区域或局部出现氧气浓度低，满足不了人员正常工作，为工作面的低氧问题（氧气积分数为18.5%以下）。
[0003]近距离煤层群工作面的布置如图2所示。工作面回采过程中，受采动影响，与上邻近煤层采空区沟通。上邻近煤层采空区内的低氧气体会下泄至回采区域。受工作面风流场的影响，低氧气体主要在上隅角区域、工作面回风侧区域集聚，造成低氧问题，如图3所示。
[0004]导致上隅角区域、工作面回风侧区域的低氧气体集聚的因素和相关问题的原因分析：（1）工作面回采区域内的气压低于上覆采空区的气压，存在气压差，在此条件，气体受自重和气压差双重作用下泄至回采区域，特别是工作面、上隅角等通风不畅区域；（2）回采工作面的煤层含有二氧化碳、瓦斯等，并在工作面回采过程中卸压释放；（3）采空区遗煤在氧化过程中，会消耗氧气，并释放二氧化碳等低氧气体。
[0005]目前针对近距离煤层群回采过程中的低氧问题，主要通过加大工作面的配风量、布置高（顶）抽巷进行大流量抽采等进行治理，但无法实现各气体来源的精准化抽采，并且存在施工周期长、成本高等问题。对于自燃煤层，加大配风量会造成漏风量及煤层自燃的安全隐患。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，在分析上隅角区域、工作面回风侧区域低氧气体特征和来源规律的基础上，应用大直径定向钻孔施工技术，优化钻孔布置方式，调节不同类型钻孔抽采参数，实现大直径钻孔对工作面不同来源气体的精准抽采，高效解决工作面回采过程中的低氧问题。
[0007]本专利技术提供一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，根据低氧气体来源和近距离煤层群裂隙发育规律，在回风侧布置钻场进行钻孔施工：上部钻孔布置在上邻近煤层采空区的下部，用于拦截上覆采空区下泄至回采区域的低氧气体；顶部钻孔布置在主采煤层的回风侧的顶板上部，用于抽采回采工作面回风侧及上隅角区域的低氧气体；下部钻孔布置在工作面底板下部，用于抽采下邻近煤层涌向回采区域的低氧气体。
[0008]进一步地，上部钻孔的施工方法：在钻场内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在上邻近煤层采空区下5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，水平方向布置在距离回风侧工作面倾向长度的1/3~1/2。
[0009]进一步地，顶部钻孔的施工方法：在钻场内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在主采煤层上部5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，水平方向布置在回风侧工作面倾向长度的1/3范围内。
[0010]进一步地，下部钻孔的施工方法：在钻场内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在主采煤层底板下部5~10m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，水平方向布置在回风侧工作面倾向长度的1/2范围内。
[0011]进一步地，钻孔的长度为350
‑
550m。
[0012]进一步地，各种钻孔的孔径在200mm以上。
[0013]进一步地，上部钻孔和下部钻孔的抽采负压绝对值应大于顶部钻孔的抽采负压绝对值， P
上
、P
顶
、P
下
的数值从大到小依次为|P
上
|＞|P
下
|＞|P
顶
|。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：上述近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，根据二氧化碳、氮气等低氧气体在工作面回采区域的来源不同、各气体性质及集聚规律不同（密度比空气大的低氧气体，容易向空间下部运移；密度比空气小的低氧气体，容易向空间上部运移），从各种气体的产生源头、流动通道、集聚地点等进行针对性抽采，达到分源共治。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为近距离煤层群赋存示意图；图2为近距离煤层群回采区域示意图；图3为近距离煤层群回采区域气体分布及流动示意图和钻孔布置剖面图；图4为近距离煤层群回采区域钻孔布置示意图（侧视图）。
[0017]图标：1
‑
岩层；2
‑
上邻近煤层；3
‑
主采煤层；4
‑
下邻近煤层；5
‑
回采工作面；6
‑
上邻近煤层采空区；7
‑
钻场；8
‑
上部钻孔；9
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顶部钻孔；10
‑
下部钻孔；11
‑
进风巷；12
‑
回风巷；13
‑
低氧气体流向。
具体实施方式
[0018]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本实施例提供一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，根据低氧气体来源和近距离煤层群裂隙发育规律，在回风侧布置钻场7进行钻孔施工，使用上部钻孔8、顶部钻孔9、下部钻孔10三种布置方式。其中，上部钻孔8布置在上邻近煤层2的底板下部，利用
抽采系统的负压作用拦截抽采上覆采空区下泄至回采区域的二氧化碳、氮气等低氧气体；顶部钻孔9布置在主采煤层3的回风侧的顶板上部，利用抽采系统的负压作用抽采回采工作面回风侧、上隅角区域的低氧气体；下部钻孔10是拦截下邻近煤层4向回采区域涌出的低氧气体。
[0020]上部钻孔8的具体实施方式：在钻场7内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在上邻近煤层采空区6下5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，一般350
‑
550m，优选400m是比较经济合理的，水平方向布置在距离回风侧工作面倾向长度的1/3~1/2。
[0021]顶部钻孔9的具体实施方式：在钻场7内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在主采煤层3上部5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，一般350...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，其特征在于，根据低氧气体来源和近距离煤层群裂隙发育规律，在回风侧布置钻场进行钻孔施工：上部钻孔布置在上邻近煤层采空区的下部，用于拦截上覆采空区下泄至回采区域的低氧气体；顶部钻孔布置在主采煤层的回风侧的顶板上部，用于抽采回采工作面回风侧及上隅角区域的低氧气体；下部钻孔布置在工作面底板下部，用于抽采下邻近煤层涌向回采区域的低氧气体。2.根据权利要求1所述的近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，其特征在于，上部钻孔的施工方法：在钻场内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在上邻近煤层采空区下5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，水平方向布置在距离回风侧工作面倾向长度的1/3~1/2。3.根据权利要求2所述的近距离煤层群回采过程中低氧问题的治理方法，其特征在于，顶部钻孔的施工方法：在钻场内用千米定向钻机向上施工，钻孔层位布置在主采煤层上部5~15m范围内，长度根据钻机能力和煤岩层条件确定，水平方向布置在回风侧工作面倾向长度的1/3范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学良，尚玮炜，任海慧，赵志军，张飞，贾航，罗华贵，张晓东，王二华，康锴，王润超，王莉，
申请(专利权)人：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：