近距离煤层群老空区注氮-抽放分阶瓦斯稀释与置换方法技术

本发明专利技术专利公开了一种近距离煤层群老空区注氮

【技术实现步骤摘要】
近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全
，特别涉及一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法。

技术介绍

[0002]近距离煤层指间距较小且受采煤活动影响较大的煤层，在开采过程中，下覆煤层工作面回采时会因层间距较小，使煤岩裂隙进一步发育，层间贯通，从而造成上部采空区受气体压差扰动，易出现采空区残存瓦斯涌向下部工作面的现象，致使下部工作面瓦斯涌出量增大，从而造成上隅角、回风瓦斯出现超限的可能。同时，受制于重复采动，容易在采空应力的作用下产生大量贯通裂隙，使得上下采空区贯通，造成采空区遗煤叠置于层间漏风，形成复杂的漏风通道，增加煤自燃危险性。因此，近距离煤层开采条件下易出现瓦斯与煤自燃等灾害多因素耦合致灾倾向。由于其治理技术难度大，严重威胁下部通风和工作人员安全。

技术实现思路

[0003]本专利技术意在提供一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法，解决了近距离煤层开采过中老空区瓦斯涌出防控问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法，包括如下步骤：
[0005]S1、在下部工作面未开拓之前，通过密闭强对上覆老空区注氮，降低老空区内瓦斯的浓度；
[0006]S2、在下部工作面顺槽未掘进之前，通过老空区密闭墙注氮
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抽放协同，再次降低老空区瓦斯浓度；
[0007]S3、在下部工作面顺槽掘进期间，根据掘进进度，在进风顺槽，沿顶板走向均匀布置注氮钻孔，通过在进风顺槽插管注氮，可以实现对上覆老空区走向区域的全程处理；
[0008]S4、在进风顺槽插管完成注氮后，停止注氮，根据掘进进度，在回风顺槽沿顶板走向均匀布置抽放钻孔，通过回风顺槽插管抽放，可以实现对老空区瓦斯的再次置换。
[0009]进一步的，步骤S1和S2中的密封墙体上均设有观察孔。
[0010]通过上述设置，通过观察孔可知老空区瓦斯稀释置换与自燃状态。
[0011]进一步的，步骤S3和S4的钻孔中安装有两端位于第一个钻孔和最后个钻孔之间的束管，通过人工取样，分析每个取样点的CH4、N2、O2和CO的浓度变化规律。
[0012]通过上述设置，可实时对老空区气体浓度进行综合分析，判识老空区的安全性和稳定性。
[0013]进一步的，所述进风顺槽插管和回风顺槽插管的套管铺设长度均为4.5
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5.5m、在套管端部预设1m花管，套管端部花管段筛孔直径为1～2cm，花管段尖端加工成锥形，每个钻孔铺设套管并在送入采空区的第一根套管铺设花管。
[0014]与现有技术相比，本方案的有益效果：
[0015]本方案通过分阶注氮与抽放操作的方法，不但有助于采空区的惰化与置换，而且有利于前期注入氮气的进一步流动，进而惰化整个采空区。同时结合一氧化碳浓度监测，判识采空区氧化状态，实现采空区分阶注氮防治瓦斯涌出与煤自燃协同治理目的。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法的流程图；
[0017]图2是本实施例中老空区进风和回风密封墙体的结构示意图；
[0018]图3是本实施例中12032回风掘进第1探测点的ZK2钻孔示意图；
[0019]图4是本实施例中12032进风巷插管注氮示意图；
[0020]图5是本实施例中花管加工示意图；
[0021]图6是本实施例中12032进风掘进第1探测点的ZK2钻孔示意图；
[0022]图7是本实施例中12032进风掘进第1探测点的ZK2钻孔示意图；
[0023]图8是本实施例中预设束管取样示意图。
具体实施方式
[0024]下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0025]实施例
[0026]以我国西部新疆某矿为例，12032综采工作面是二采区12031采煤工作面下分层工作面，是开采IV13煤层下分层第一个工作面。12032工作面开拓布置环境较为复杂，西部为12031工作面采空区(综放段)，工作面上部为12031工作面采空区(综采段)。12032上顺槽布置在保护煤柱下方，下顺槽在12031综采段采空区下方。为保证下顺槽掘进的安全，采用一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法(如图1所示)，该方法包含如下步骤：
[0027]S1、在下分层12032未开拓布置之前，首先对12031采空区内瓦斯进行处理。利用12031采空区进风侧和回风侧处构筑的密闭墙体(如图2所示)及预留措施孔及观察孔，通过12031采空区进风侧的措施孔对老空进行注氮操作，注氮量为1.08
×
105m3，注氮周期为15d
×
12h，主要目的稀释采空区瓦斯、氧气浓度。通过注入的氮气，改变采空区气氛环境。
[0028]进风侧密闭注氮15天后停止注氮，然后通过回风侧的密闭墙体上的措施孔进行抽放采空区瓦斯操作，抽放量8.64
×
104m3，抽放周期为20d
×
24h，从而降低老空区内瓦斯的绝对量。通过探放水第1钻场的超前钻孔对采空区组分进行跟踪分析，监测注氮量、抽放量、抽放气体分组、注氮
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抽放期间的气体取样分析(观测CH4、N2、O2、CO气体浓度的变化规律)，取样点及钻孔位置如图3所示。
[0029]S2、步骤S1的措施实施后，在下部12032顺槽未掘进之前，再通过12031采空区进风侧的措施孔进行注氮操作，协同回风侧的措施孔进行密闭抽放，且注氮量要大于抽放量，注氮量为1.44
×
105m3,注氮周期为20d
×
12h，抽放量8.64
×
104m3，抽放周期为20d
×
24h，通过探放水第1钻场的超前钻孔对采空区组分进行跟踪分析，以氮气作为载气，再次稀释及置换采空区内瓦斯。
[0030]S3、步骤S1和S2的措施实施后，借助探测钻孔观测采空区内瓦斯气体的情况，在
12032工作面顺槽掘进期间，根据掘进进度，沿顶板走向施工，先后间隔60m进行施工钻孔，通过进风顺槽插管注氮(如图4所示)，插管管路铺设长度在4.5m左右，深部铺设1m花管，管壁打孔直径为1cm，花管段尖端设成锥形，且每个走向钻孔在送入采空区的第一根钢管均设花管(如图5所示)。6组钻孔同时注氮，注氮量为1.296
×
105m3，注氮周期为20d
×
12h，可实现对老空区走向区域的全程处理，通过此项技术，对12031采空区内的瓦斯进行再次稀释。利用回风巷顶板施工的1#钻孔(走向60m处)、6#钻孔(走向360m处)抽放管内预先铺设的束管进行人工取样(如图6所示)，分析测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、在下部工作面未开拓之前，通过密闭墙对上覆老空区注氮，降低老空区内瓦斯的浓度；S2、在下部工作面顺槽未掘进之前，通过老空区进、回风密闭墙注氮
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抽放协同，再次降低老空区瓦斯浓度；S3、在下部工作面顺槽掘进期间，根据掘进进度，在进风顺槽，沿顶板走向布置注氮钻孔，通过在进风顺槽插管注氮，可以实现对上覆老空区走向区域处理；S4、在进风顺槽插管完成注氮后，停止注氮，根据掘进进度，在回风顺槽沿顶板走向布置抽放钻孔，通过回风顺槽插管抽放，可以实现对采空区瓦斯的再次置换。2.根据权利要求1所述的一种近距离煤层群老空区注氮
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抽放分阶瓦斯稀释与置换方法，其特征在于：步骤S1和S2中对采空区内瓦斯的浓度进行降低的方法如下：利用老空区进风侧和回风侧密封墙，并通过进风侧密闭墙对采空区内进行注氮操...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚廷湘，陈月霞，郑万成，吕文陵，王猛，司俊鸿，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：