突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法技术

本发明专利技术涉及一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法，属于煤矿煤巷掘进领域。包括步骤S1、确定煤巷条带n个不同区块的钻孔、抽采及掘进的时空关系；S2、在采区上山(1)附近的区块N1内设计、施工第一类顶板定向分支长钻孔，并分段进行水力压裂；S3、在煤巷区块N2至N

【技术实现步骤摘要】
突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法


[0001]本专利技术属于煤矿煤巷掘进领域，具体涉及一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法。

技术介绍

[0002]目前，煤矿煤与瓦斯突出(简称“突出”)灾害仍是世界性难题，严重影响了煤矿的安全生产。众所周知，突出煤层煤巷只有在消除煤巷条带区域的突出危险性后方可掘进。现有煤巷条带防突方法主要采用穿层钻孔或顺层钻孔来预抽煤巷条带区域的瓦斯，其中穿层钻孔预抽措施需要掘进顶底板岩巷，防突方法防突工程量大、成本高；顺层钻孔对于松软煤层成孔率低、抽采效果差。
[0003]随着煤矿集约化高效生产，煤矿回采工作面的长度逐渐加长，国内一些矿区出现了走向长度为2～4km的超长工作面。超长工作面采用传统防突方法凸显出更多不足：钻孔施工时间、顶底板岩巷掘进时间和煤巷掘进时间进一步加长，防突成本进一步加大，加之一些煤层煤巷掘进不允许采用顺层钻孔预抽的防突措施，严重影响了煤矿的采掘接替和安全生产。
[0004]因此，亟需探求一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法，实现突出煤层超长工作面煤巷快速掘进，缓解煤矿的采掘接替和确保煤矿安全生产。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法，以解决当前存在的突出煤层超长工作面煤巷防突成本高、防突时间长、影响采掘接替等难题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法，包括以下步骤：S1、确定煤巷条带n个不同区块的钻孔、抽采及掘进的时空关系；S2、在采区上山1附近的区块N1内设计、施工第一类顶板定向分支长钻孔，并分段进行水力压裂；S3、在煤巷区块N2至N
n
内设计、施工第二类顶板定向分支长钻孔与切眼区域顶板定向分支长钻孔，并分段进行水力压裂；
[0008]煤巷包括运输巷2与回风巷3；
[0009]步骤S1中，将运输巷2与回风巷3对应分为n个长度相同的区块：n＝(Y+Y
k
)
÷
Y1；式中：Y为运输巷或回风巷在煤层走向方向上的长度，单位为m；Y
k
为回采工作面切眼外轮廓线以外的控制宽度，单位为m；Y1为第一个区块N1的总长度，单位为m；
[0010]在煤层走向方向上，相邻区块间煤巷掘进和瓦斯抽采达标无缝衔接的时间关系应满足：T
my1
＝T
dy2
＝T
zy2
+T
cy2
；式中：T
my1
为区块N1中长度为Y3区域段的煤巷掘进所需时间，单位为“天”；T
dy2
为区块N2中瓦斯抽采达标所需时间，单位为“天”；T
zy2
为区块N2中施工顶板定向分支长钻孔所需的时间，单位为“天”；T
cy2
为区块N2的抽采时间；
[0011]区块N1和区块N2无时间间隙连续掘进时，区块N1中Y3区域段的煤巷掘进长度的数
学表达式为：Y3＝V
m
×
T
my1
＝V
m
×
(T
zy2
+T
cy2
)；式中：V
m
为煤巷掘进速度，单位为“米/天”；
[0012]区块N1的总长度Y1为：Y1＝V
m
×
(T
zy2
+T
cy2
)+Y
c
+Y2；式中：Y
c
为区块N1按煤巷掘进需要留有的超前距，单位为m，其不小于20m；Y2为区块N1中第二类顶板定向分支长钻孔施工巷道钻场与采区上山间的距离，单位为m，Y2的取值范围为50～100m；
[0013]步骤S2中，采区上山1附近的区块即为运输巷2与回风巷3中的第一个区块N1，区块N1中的第一类顶板定向分支长钻孔包括主孔6和分支孔7；在铅直方向上，该主孔6与煤层顶板岩层间隔h为1～3m；在煤巷掘进方向上，该主孔6位于煤巷掘进中心线正上方；主孔6的长度与区块N1的总长度Y1相同；分支孔7在主孔6两侧均匀对称布置；
[0014]区块N1内的分支孔7在主孔6两侧的防突控制距离为X
k
+W/2；式中：W为运输巷或回风巷的宽度，单位为m；X
k
为区块N1中运输巷或回风巷的边界线与对应的区块防突控制区域边界线间的水平距离；
[0015]步骤S3中，煤巷内沿掘进方向设置的第二类顶板定向分支长钻孔包括“运输巷区域顶板定向分支长钻孔”与“回风巷区域顶板定向分支长钻孔”；
[0016]运输巷2与回风巷3的各区块中，从第二个区块N2开始，每个区块内从起始端均以Y2距离设置一个巷道钻场9；
[0017]运输巷2与回风巷3的区块N2至区块N
n
中，第二类顶板定向分支长钻孔均包括主孔12与分支孔；各区块中的主孔12均从前一区块内的巷道钻场9起始延伸至本区块的尾端，分支孔分为回采侧分支孔11和煤巷侧分支孔10；
[0018]在铅直方向上，主孔12与煤层顶板岩层间隔1～3m；在煤层倾向方向上，主孔12和对应的煤巷掘进中心线之间的水平距离为D/2+W/2；式中：D为各区块中巷道钻场的宽度，单位为m；各区块中的主孔12长度Y6为：Y6＝Y1+Y
c
+Y3；
[0019]区块N2至区块N
n
中，回采侧分支孔11在水平方向上的投影长度X7为：X7＝X1‑
D/2
‑
W/2；煤巷侧分支孔10的在水平方向上的投影长度X6为：X6＝X1+D/2+W/2；式中：X1为N1中第一类顶板定向分支长钻孔的分支孔在水平方向的投影长度，单位为m；回采侧分支孔11的防突控制距离X3为：X3＝X
K
‑
D/2
‑
W/2；煤巷侧分支孔10的防突控制距离X2为：X2＝X
K
+D/2+W/2；
[0020]在运输巷2或回风巷3最后一个区块N
n
中确定切眼区域顶板定向分支长钻孔的施工位置，该切眼区域顶板定向分支长钻孔包括主孔14与分支孔13；
[0021]主孔14以平行回采工作面切眼4的掘进方向布置，主孔14与回采工作面切眼4内轮廓线之间的水平距离为Y5+c/2，主孔14的长度为X3+X5‑
d/2；式中，Y5为区块N
n
中切眼区域顶板定向分支长钻孔的施工切眼区域钻场与回采工作面切眼内轮廓线间的水平距离，单位为m；c为切眼区域钻场的长度，单位为m；d为切眼区域钻场的宽度，单位为m；
[0022]分支孔13单侧均匀地布置在运输巷和回风巷控制范围以外的区域中。
[0023]进一步，步骤S1中，按照区块N1的总长度Y1施工第一类顶板定向分支长钻孔，并进行瓦斯抽采，使区块N1达到抽采达标要求后，进行区块N1的煤巷掘进；当区块N1煤巷掘进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种突出煤层超长工作面煤巷快速掘进方法，其特征在于包括以下步骤：S1、确定煤巷条带n个不同区块的钻孔、抽采及掘进的时空关系；S2、在采区上山(1)附近的区块N1内设计、施工第一类顶板定向分支长钻孔，并分段进行水力压裂；S3、在煤巷区块N2至N
n
内设计、施工第二类顶板定向分支长钻孔与切眼区域顶板定向分支长钻孔，并分段进行水力压裂；煤巷包括运输巷(2)与回风巷(3)；步骤S1中，将运输巷(2)与回风巷(3)对应分为n个长度相同的区块：n＝(Y+Y
k
)
÷
Y1；式中：Y为运输巷或回风巷在煤层走向方向上的长度，单位为m；Y
k
为回采工作面切眼外轮廓线以外的控制宽度，单位为m；Y1为第一个区块N1的总长度，单位为m；在煤层走向方向上，相邻区块间煤巷掘进和瓦斯抽采达标无缝衔接的时间关系应满足：T
my1
＝T
dy2
＝T
zy2
+T
cy2
；式中：T
my1
为区块N1中长度为Y3区域段的煤巷掘进所需时间，单位为“天”；T
dy2
为区块N2中瓦斯抽采达标所需时间，单位为“天”；T
zy2
为区块N2中施工顶板定向分支长钻孔所需的时间，单位为“天”；T
cy2
为区块N2的抽采时间；区块N1和区块N2无时间间隙连续掘进时，区块N1中Y3区域段的煤巷掘进长度的数学表达式为：Y3＝V
m
×
T
my1
＝V
m
×
(T
zy2
+T
cy2
)；式中：V
m
为煤巷掘进速度，单位为“米/天”；区块N1的总长度Y1为：Y1＝V
m
×
(T
zy2
+T
cy2
)+Y
c
+Y2；式中：Y
c
为区块N1按煤巷掘进需要留有的超前距，单位为m，其不小于20m；Y2为区块N1中第二类顶板定向分支长钻孔施工巷道钻场与采区上山间的距离，单位为m，Y2的取值范围为50～100m；步骤S2中，采区上山(1)附近的区块即为运输巷(2)与回风巷(3)中的第一个区块N1，区块N1中的第一类顶板定向分支长钻孔包括主孔(6)和分支孔(7)；在铅直方向上，该主孔(6)与煤层顶板岩层间隔h为1～3m；在煤巷掘进方向上，该主孔(6)位于煤巷掘进中心线正上方；主孔(6)的长度与区块N1的总长度Y1相同；分支孔(7)在主孔(6)两侧均匀对称布置；区块N1内的分支孔(7)在主孔(6)两侧的防突控制距离为X
k
+W/2；式中：W为运输巷或回风巷的宽度，单位为m；X
k
为区块N1中运输巷或回风巷的边界线与对应的区块防突控制区域边界线间的水平距离；步骤S3中，煤巷内沿掘进方向设置的第二类顶板定向分支长钻孔包括“运输巷区域顶板定向分支长钻孔”与“回风巷区域顶板定向分支长钻孔”；运输巷(2)与回风巷(3)的各区块中，从第二个区块N2开始，每个区块内从起始端均以Y2距离设置一个巷道钻场(9)；运输巷(2)与回风巷(3)的区块N2至区块N
n
中，第二类顶板定向分支长钻孔均包括主孔(12)与分支孔；各区块中的主孔(12)均从前一区块内的巷道钻场(9)起始延伸至本区块的尾端，分支孔分为回采侧分支孔(11)和煤巷侧分支孔(10)；在铅直方向上，主孔(12)与煤层顶板岩层间隔1～3m；在煤层倾向方向上，主孔(12)和对应的煤巷掘进中心线之间的水平距离为D/2+W/2；式中：D为各区块中巷道钻场的宽度，单位为m；各区块中的主孔(12)长度Y6为：Y6＝Y1+Y
c
+Y3；区块N2至区块N
n
中，回采侧分支孔(11)在水平方向上的投影长度X7为：X7＝X1‑
D/2
‑
W/2；煤巷侧分支孔(10)的在水平方向上的投影长度X6为：X6＝X1+D/2+W/2；式中：X1为N1中第一类顶板定向分支长钻孔的分支孔在水平方向的投影长度，单位为m；回采侧分支孔(11)的防突控制距离X3为：X3＝X
K
‑
D/2
‑
W/2；煤巷侧分支孔(10)的防突控制距离X2为：X2＝X
K
+D/2+W/2；在运输巷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，杨慧明，徐军见，国林东，任启寒，陈志勇，程波，刘怀付，
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：