一种深部突出煤层分级防突方法技术

本发明专利技术涉及一种深部突出煤层分级防突方法，属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域。该方法包括：S1：划分突出煤层地应力危险性等级；S2：划分突出煤层瓦斯危险性等级；S3：划分突出煤层抽采性能等级；S4：确定煤层防突等级；S5：按照煤层防突等级进行分级防突。本发明专利技术解决了现有防突方法并未全面考虑地应力、瓦斯和煤层抽采性能等因素及其差异性、不够合理精准的技术问题。本发明专利技术不仅弥补了现有防突方法的不足，还提高了煤层防突的合理性、精准性，对深部突出煤层合理精准高效防突具有重要意义。煤层合理精准高效防突具有重要意义。煤层合理精准高效防突具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种深部突出煤层分级防突方法


[0001]本专利技术属于煤矿煤与瓦斯突出防治领域，涉及一种深部突出煤层分级防突方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采深度的增加，煤矿深部地应力对煤与瓦斯突出的作用进一步加大，而现有防突方法主要围绕瓦斯因素开展的，未考虑地应力因素。相反，深部地应力因素是防突不可忽视的重要因素。其次，煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质共同作用的结果，而现有防突方法仅仅采用瓦斯抽采以降低瓦斯压力和瓦斯含量，并未全面考虑地应力、瓦斯、煤层抽采性能等因素。再者，不同煤层区域的地应力、瓦斯、煤层抽采性能均具有差异性，而现有防突方法针对不同区域煤层采用同一防突方法，其合理性、精准性有待商榷。
[0003]因此，亟需一种全面考虑地应力、瓦斯、煤层抽采性能等参数及其差异性的分级防突方法，弥补现有防突方法未全面考虑地应力、瓦斯及煤层抽采性能等因素及其差异性的不足，以及解决现有防突方法不够合理、精准的技术难题。

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全面考虑地应力、瓦斯、煤层抽采性能等参数及其差异性的分级防突方法，解决现有防突方法并未全面考虑地应力、瓦斯和煤层抽采性能等因素及其差异性、不够合理精准的技术难题。该方法不仅可以弥补了现有防突方法并未全面考虑地应力、瓦斯及煤层抽采性能等因素及其差异性的不足，而且提高了煤层防突的合理性、精准性，对深部突出煤层精准高效防突具有重要意义。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种深部突出煤层分级防突方法，包括以下步骤：
[0007]S1：划分突出煤层地应力危险性等级；
[0008]S2：划分突出煤层瓦斯危险性等级；
[0009]S3：划分突出煤层抽采性能等级；
[0010]S4：确定煤层防突等级；
[0011]S5：按照煤层防突等级进行分级防突。
[0012]进一步，步骤S1具体包括：根据应力增量系数大小将煤层地应力危险性等级划分一般、中等和严重等三个等级，划分区间分别为：k＜1/3、1/3≤k≤2/3、k＞2/3，其中k为应力增量系数(集中系数)。
[0013]进一步，步骤S1中，应力增量系数k的计算公式为：
[0014]k＝k0+k1+k2[0015]其中，k0＝(H1‑
H)/H，H为煤层埋深，某一区域煤层埋深为H1；k1为地质构造引起应力集中系数；k2为采空区临空造成的应力集中系数。
[0016]进一步，步骤S2具体包括：根据煤层原始瓦斯压力和原始瓦斯含量将煤层瓦斯危
险性等级划分一般、中等、严重等三个等级，划分区间分别为：P＜1MPa、1MPa≤P≤2MPa、P＞2MPa，W＜10m3/t、10m3/t≤W≤15m3/t、W＞15m3/t；其中，P为煤层原始瓦斯压力，W为原始瓦斯含量，均可通过现场测试获得。
[0017]进一步，步骤S3具体包括：根据煤层透气性系数λ将煤层抽采性能等级划分为较难抽采煤层、可以抽采煤层和容易抽采煤层等三个等级，其划分区间分别为：λ＜0.1(m2/MPa2.d)、0.1(m2/MPa2.d)≤λ≤10(m2/MPa2.d)、λ＞10(m2/MPa2.d)；根据煤的坚固性系数f将煤层抽采性能等级划分为松软煤层、中硬煤层和较硬煤层等三个等级，其划分区间分别为：f＜0.3、0.3≤f≤0.5、f＞0.5。其中，煤层透气性系数λ和煤的坚固性系数f可通过现场测试获得。
[0018]进一步，步骤S5具体包括：根据确定的煤层地应力危险性等级、瓦斯危险性等级和抽采性能等级分别进行地应力分级防突、瓦斯分级防突和煤层抽采性能分级防突，并对三者的耦合情况进行综合防突。
[0019]进一步，步骤S5中，地应力分级防突是采用大直径卸压钻孔、水力扩孔或水力割缝技术将煤层中部分煤体排出来进行防突；
[0020]地应力危险性一般等级区域中，大直径卸压钻孔的煤体排出量V
yb
的计算公式为：
[0021]V
yb
＝π
×
r
p2
×
L
×
X
[0022]其中，r
p
为卸压钻孔半径，m；L为卸压钻孔孔深，m；X为卸压钻孔个数，个；
[0023]同理，水力扩孔或水力割缝钻孔煤体排出量V
ybs
的计算公式为：
[0024]V
ybs
＝π
×
r
p2
×
L
×
X+V1×
Y
[0025]其中，V1为一个水力扩孔空洞或一个水力割缝缝槽排出煤体的体积，m3；Y为水力扩孔空洞个数或一个水力割缝缝槽个数，个；
[0026]地应力中等危险性和严重危险性等级区域中，采用对应相同技术的煤体排出量分别为各自应力增量系数与地应力危险性一般等级区域应力增量系数的比值乘以V
yb
或V
ybs
；通过调整X或Y等参数实现地应力危险的消除。
[0027]进一步，步骤S5中，瓦斯分级防突是采用抽采钻孔抽采瓦斯来降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量；
[0028]一般瓦斯危险性区域需要抽出瓦斯量Q
yb
的计算公式为：
[0029]Q
yb
＝Q
r
×
X
[0030]其中，Q
r
为抽采半径为r时，一个抽采钻孔抽采时间t后的瓦斯量，m3；X为钻孔个数，个；
[0031]由于抽出瓦斯量与瓦斯含量成正比，瓦斯中等危险性和严重危险性区域需要抽出瓦斯量是通过调整抽采半径为r、抽采时间t和钻孔个数X等其中一个或多个参数满足防突要求；
[0032]同理，瓦斯压力的降低方法参考瓦斯含量执行。
[0033]进一步，步骤S5中，煤层抽采性能分级防突通过增加煤层透气性系数、增加钻孔成孔率和护孔等方法来提高钻孔的抽采效果；
[0034]容易抽采煤层区域需要抽出瓦斯量Q
ry
的计算公式为：
[0035]Q
ry
＝Q
λ1
×
X
[0036]其中，Q
λ1
为容易抽采煤层一个抽采钻孔抽采时间t后的瓦斯量，m3；X为钻孔个数，
个；
[0037]由于抽出瓦斯量与瓦斯含量成正比，较难抽采煤层和可以抽采煤层区域需要抽出瓦斯量主要通过增透技术增加煤层透气性系数的方法，也可以通过调整抽采半径为r、抽采时间t和钻孔个数X等其中一个或多个参数满足防突要求，较难、可以抽采煤层区域以此类推，实现煤层瓦斯抽采性能的分级防突。
[0038]进一步，步骤S5中，松软煤层采用特种钻机、钻具等增加钻孔成孔率或采用全程下套管的护孔措施，提高抽采效果、实现防突效果。
[0039]本专利技术的有益效果在于：本专利技术不仅可以弥补了现有防突方法并未全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：划分突出煤层地应力危险性等级；S2：划分突出煤层瓦斯危险性等级；S3：划分突出煤层抽采性能等级；S4：确定煤层防突等级；S5：按照煤层防突等级进行分级防突。2.根据权利要求1所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S1具体包括：根据应力增量系数大小将煤层地应力危险性等级划分一般、中等和严重三个等级。3.根据权利要求2所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S1中，应力增量系数k的计算公式为：k＝k0+k1+k2其中，k0＝(H1‑
H)/H，H为煤层埋深，某一区域煤层埋深为H1；k1为地质构造引起应力集中系数；k2为采空区临空造成的应力集中系数。4.根据权利要求1所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S2具体包括：根据煤层原始瓦斯压力和原始瓦斯含量将煤层瓦斯危险性等级划分一般、中等、严重三个等级。5.根据权利要求1所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S3具体包括：根据煤层透气性系数λ将煤层抽采性能等级划分为较难抽采煤层、可以抽采煤层和容易抽采煤层三个等级；根据煤的坚固性系数f将煤层抽采性能等级划分为松软煤层、中硬煤层和较硬煤层三个等级。6.根据权利要求1所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S5具体包括：根据确定的煤层地应力危险性等级、瓦斯危险性等级和抽采性能等级分别进行地应力分级防突、瓦斯分级防突和煤层抽采性能分级防突，并对三者的耦合情况进行综合防突。7.根据权利要求6所述的深部突出煤层分级防突方法，其特征在于，步骤S5中，地应力分级防突是采用大直径卸压钻孔、水力扩孔或水力割缝技术将煤层中部分煤体排出来进行防突；地应力危险性一般等级区域中，大直径卸压钻孔的煤体排出量V
yb
的计算公式为：V
yb
＝π
×
r
p2
×
L
×
X其中，r
p
为卸压钻孔半径；L为卸压钻孔孔深；X为卸压钻孔个数；同理，水力扩孔或水力割缝钻孔煤体排出量V
ybs
的计算公式为：V

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，孙娈娈，李生舟，刘军，李成成，李思乾，陈绍祥，陈志勇，屈延嗣，方旭华，黄振飞，国林东，
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：