CN107816365B - 一种煤层钻爆抽注一体化防突方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤层钻爆抽注一体化防突方法，在煤层顶板或底板岩层中布置一条瓦斯治理专用巷，从瓦斯治理专用巷向煤层施工均匀分布的抽采孔与爆破孔，利用爆破孔对煤巷周围煤体实施松动爆破，将抽放孔接入瓦斯抽放管路进行瓦斯抽采；瓦斯抽采完成时，在爆破孔位置套孔施工注水孔，使用井下不超过10MPa的压力水向注水孔内实施注水，直至无法继续向钻孔内注水或注水孔周围岩体渗水时停止注水。“钻爆抽注”一体化技术可增加煤体裂隙、降低煤巷周围的瓦斯含量与瓦斯压力、提高煤体含水率，从而降低甚至消除煤层突出危险性。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层钻爆抽注一体化防突方法，能增加煤体裂隙、降低瓦斯含量与瓦斯压力、提高煤体含水率，尤其适用于降低松软突出煤层煤与瓦斯突出危险性。
背景技术
我国是世界上的主要产煤国,也是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,其煤炭生产量95％来自井工开采,而高瓦斯、突出矿井煤炭产量约占一半以上。尤其是在具有突出危险性的煤层内进行采掘作业时，在瓦斯压力比较高、煤岩体比较松软、干燥的情况下，很容易发生煤与瓦斯突出事故，这对职工生命安全都构成了极大的危害。
目前采用的突出煤层卸压防突措施主要有水力压裂、水力冲孔以及深孔预裂爆破这三种方法。这三种方法能一定程度上降低煤与瓦斯突出危险性，但是也存在着一些不足之处。水力压裂技术在形成裂缝、缷压煤体的同时，也会形成新的应力集中区，给煤矿的安全生产造成新的障碍，且高压水的破坏范围和方向均不可控，其区域防突效果仍有待考察、完善；水力冲孔和深孔预裂爆破分别通过增大煤孔段直径强化卸压与增透、部分穿层钻孔煤孔段装药爆破卸压与增透提高瓦斯预抽效果,其工序、工艺本身较复杂,安全可靠性需要进一步提高。因此，综合目前各技术的优点，本发明将提供一种“钻爆抽注”四位一体的煤层防突方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之后，提供一种煤层钻爆抽注一体化防突方法，通过煤巷煤层顶板或底板中布置的瓦斯治理专用巷向煤巷周围施工穿层钻孔，利用穿层钻孔依次实施松动爆破、瓦斯抽采以及煤层注水等技术措施，增加煤体裂隙，降低煤巷区域内的瓦斯含量及瓦斯压力，增加煤体含水率，从而达到降低甚至消除煤巷掘进突出危险性的目的。
技术方案：本发明的煤层钻爆抽注一体化防突方法，包括以下步骤：
a.在煤层顶板或底板岩层中布置一条瓦斯治理专用巷；
b.通过瓦斯治理专用巷向煤层施工一个爆破孔，并在爆破孔周围施工多个抽采孔，抽采孔与爆破孔均穿透煤层，其中，爆破孔距离煤巷的掘进头超过100m，抽采孔施工完成后按照常规方法连网抽采，用于降低煤层突出危险性并掩护煤巷掘进或者掩护工作面回采；
c.通过PVC管将炸药送至煤层，随后按照现有技术对爆破孔实施爆破，爆破后将爆破孔连网进行瓦斯抽采；
d.有下列三种情况之一时，则停止瓦斯抽采：①通过压力表观测瓦斯抽采浓度的变化，当瓦斯抽采浓度降低到10％以下时，停止抽采；②爆破孔距离煤巷的掘进头之间的距离小于30m时，停止抽采；③爆破孔距离煤巷的掘进头的距离不足煤巷掘进2周时，停止抽采
e.沿爆破孔的轨迹套孔施工一个注水孔，或在爆破孔周围2m范围内平行于爆破孔施工一个注水孔，注水孔穿透煤层；
f.采用高压力水向注水孔内注水，安装水表测试并记录向注水孔内注入的水量、水压力和对应的时间，当无法继续向注水孔内注水或注水孔周围岩体渗水时，停止继续注水。
所述瓦斯治理专用巷的空间位置根据地质条件与煤层顶板岩性确定。
所述的高压力水为静压水，其压力不超过10MPa。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过“治理巷+穿层钻孔”将爆破和煤层注水相结合，实现对煤巷区域的松动爆破，增加了爆破区域煤体的裂隙，增强瓦斯抽采效果，因而可显著降低爆破区域的瓦斯含量与压力，此外松动爆破产生的裂隙也为之后的注水提供了便利；其次通过注水提高煤层含水率，增强煤体塑性，同时可使采掘工作面前方的应力集中区域前移，降低煤层在采掘过程中发生煤岩动力灾害的危险性。此多位一体的煤巷掘进防突方法综合了瓦斯抽采、松动爆破、煤层注水等防突治理方法的优点，对保持矿井安全高效生产具有重要的现实意义。
附图说明
图1是本发明的煤层钻爆抽注一体化防突方法布置示意图。
图中：1-瓦斯治理专用巷，2-抽采孔，3-煤层，4-煤巷，5-注水孔，6-爆破孔。
具体实施方式
本发明的煤层钻爆抽注一体化防突方法，包括以下步骤：
a.在煤层3顶板或底板岩层中布置一条瓦斯治理专用巷1；
b.通过瓦斯治理专用巷1向煤层3施工一个爆破孔6，并在爆破孔周围施工多个抽采孔2，抽采孔2与爆破孔6均穿透煤层3，其中，爆破孔6距离煤巷4的掘进头超过100m，抽采孔2施工完成后按照常规方法连网抽采，用于降低煤层突出危险性并掩护煤巷4掘进或者掩护工作面回采；抽采孔2与爆破孔6均穿透煤层，抽采孔2与爆破孔6可用于掩护煤巷掘进或者掩护工作面回采，钻孔布置及其控制范围需要满足《国家安全生产监督管理总局令第19号》的要求，即如当钻孔用于掩护煤巷掘进时，若煤层倾角小于25°，抽采孔与爆破孔终孔位置在煤巷上、下帮各15m范围内均匀布置；若煤层倾角大于25°，抽采孔与爆破孔终孔位置在煤巷上帮20m至下帮10m范围内均匀布置；
c.通过PVC管将炸药送至煤层3，随后按照现有技术对爆破孔6实施爆破，爆破后将爆破孔6连网进行瓦斯抽采；
d.有下列三种情况之一时，则停止瓦斯抽采：①通过压力表观测瓦斯抽采浓度的变化，当瓦斯抽采浓度降低到10％以下时，停止抽采；②爆破孔6距离煤巷4的掘进头之间的距离小于30m时，停止抽采；③爆破孔6距离煤巷4的掘进头的距离不足煤巷4掘进2周时，停止抽采
e.沿爆破孔6的轨迹套孔施工一个注水孔5，或在爆破孔6周围2m范围内平行于爆破孔6施工一个注水孔5，注水孔5穿透煤层3；
f.采用高压力水向注水孔5内注水，安装水表测试并记录向注水孔5内注入的水量、水压力和对应的时间，当无法继续向注水孔5内注水或注水孔5周围岩体渗水时，停止继续注水。
所述瓦斯治理专用巷1的空间位置根据地质条件与煤层顶板岩性确定。
所述的高压力水为静压水，其压力不超过10MPa。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
实施例一：煤层钻爆抽注一体化防突方法掩护煤巷掘进
本发明的煤层钻爆抽注一体化防突方法，用于煤巷条带瓦斯治理，掩护煤巷掘进。在煤层3中掘进煤巷4时，可在煤巷4所在煤层顶板岩层中布置一条瓦斯治理专用巷1，瓦斯治理专用巷1的空间位置根据地质条件与煤层3顶板岩性确定，一般来说与煤巷4所处煤层3的垂直距离为10～30m，煤层3顶板岩性硬度较大且较为完整时取小值，反之则取大值，当顶板岩性极软且破碎程度高时，距离可适当增大。
从瓦斯治理专用巷1向煤巷4周围施工穿层钻孔，穿层钻孔分为抽采孔2和爆破孔6两种，孔径一般不小于75mm；爆破孔6穿过煤巷4中心位置，抽采孔2在煤巷4上、下帮各15m范围内均匀分布；由于图1中实施例所施工的穿层钻孔属于下行孔，为方便排渣与排水，需至少使所有钻孔进入煤巷4所处煤层3底板3m，且具有钻孔压风排水装置，此时记录所有钻孔的见煤深度与见煤段长度；抽采孔2施工完成后立即封孔，并联接入流量表，连接入瓦斯抽采管路，记录此时抽放管路中瓦斯浓度、流量；根据爆破孔6的见煤段长度确定爆破时所需的炸药量，使用PVC管将一卷炸药布置在煤岩结合部，其余的炸药全部布置在煤层内，按照常规方法，在确保无误的条件下起爆；爆破后需要通过流量表连续观测瓦斯抽放管路中瓦斯浓度和流量的变化，当瓦斯抽采浓度降低到10％以下时，停止抽采，或根据井下的实际情况，在爆破孔6距离煤巷4的掘进头之间的距离小于30m时，停止抽采，或爆破孔6距离煤巷4的掘进头的距离不足煤巷4掘进2周时，停止抽采；随后在沿爆破孔6的轨迹套孔施工注水孔5且穿透煤层，注水孔5成孔后立即封孔，并临时封堵抽采孔2，防止其在注水时漏水；在注水管上安装水表，使用井下压力不超过10MPa的静压水向注水孔5内注水，每隔10min记录与之相应的注水量、注水压力和对应时间；注水过程中当水压逐渐接近井下静压水压力的最大值而注水流量很小时，表明此时已无法继续向该注水孔5内注水，应及时停止注水，记录注水孔5最终的注水量；当注水孔5周围岩体开始渗水时，也应及时停止注水，记录注水孔5最终的注水量；应注意爆破距离应至少超前煤巷4掘进头150m，煤巷4掘进进入爆破区域范围时采集掘进头的煤样，化验其含水率，并与同煤层未注水区域的煤样的含水率进行对比，综合分析注水前后煤层校检指标的变化情况，考察注水对于消除煤层突出危险性的作用。
由于煤巷和瓦斯治理专用巷的掘进、穿层钻孔、封孔、抽采系统的布置和安装、抽采等均为成熟技术,此处不再赘述。
实施例二：煤层钻爆抽注一体化防突方法掩护采煤工作面回采
本发明的煤层钻爆抽注一体化防突方法，也可以用于治理区段煤层瓦斯，用于掩护煤层工作面的回采。在煤层回采之前，在煤层顶板或底板施工瓦斯治理专用巷1，并根据实施例一中的顺序实行钻爆抽注一体化技术。相同部分略，其区别在于钻孔控制范围存在差异，钻孔布置范围要求符合国家《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》和地方性法规等要求。
所述瓦斯治理专用巷的空间位置根据地质条件与煤层顶板岩性确定，高压力水为静压水，其压力不超过10MPa。
Claims (3)
1.一种煤层钻爆抽注一体化防突方法，其特征在于包括以下步骤：
a、在煤层（3）顶板或底板岩层中布置一条瓦斯治理专用巷（1）；
b、通过瓦斯治理专用巷（1）向煤层（3）施工一个爆破孔（6），并在爆破孔周围施工多个抽采孔（2），抽采孔（2）与爆破孔（6）均穿透煤层（3），其中，爆破孔（6）距离煤巷（4）的掘进头超过100m，抽采孔（2）施工完成后按照常规方法连网抽采，用于降低煤层突出危险性并掩护煤巷（4）掘进或者掩护工作面回采；抽采孔（2）与爆破孔（6）均穿透煤层，抽采孔（2）与爆破孔（6）用于掩护煤巷掘进或者掩护工作面回采，钻孔布置及其控制范围需要满足《国家安全生产监督管理总局令第19号》的要求，如当钻孔用于掩护煤巷掘进时，若煤层倾角小于25°，抽采孔与爆破孔终孔位置在煤巷上、下帮各15m范围内均匀布置；若煤层倾角大于25°，抽采孔与爆破孔终孔位置在煤巷上帮20m至下帮10m范围内均匀布置；
c、通过PVC管将炸药送至煤层（3），随后按照现有技术对爆破孔（6）实施爆破，爆破后将爆破孔（6）连网进行瓦斯抽采；
d、有下列三种情况之一时，则停止瓦斯抽采：①通过压力表观测瓦斯抽采浓度的变化，当瓦斯抽采浓度降低到10%以下时，停止抽采；②爆破孔（6）距离煤巷（4）的掘进头之间的距离小于30m时，停止抽采；③爆破孔（6）距离煤巷（4）的掘进头的距离不足煤巷（4）掘进2周时，停止抽采；
e、沿爆破孔（6）的轨迹套孔施工一个注水孔（5），或在爆破孔（6）周围2m范围内平行于爆破孔（6）施工一个注水孔（5），注水孔（5）穿透煤层（3）；
f、采用高压力水向注水孔（5）内注水，安装水表测试并记录向注水孔（5）内注入的水量、水压力和对应的时间，当无法继续向注水孔（5）内注水或注水孔（5）周围岩体渗水时，停止继续注水。
2.根据权利要求1所述的煤层钻爆抽注一体化防突方法，其特征在于：所述瓦斯治理专用巷（1）的空间位置根据地质条件与煤层顶板岩性确定。
3.根据权利要求1所述的煤层钻爆抽注一体化防突方法，其特征在于：所述的高压力水为静压水，其压力不超过10MPa。
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| GR01 | Patent grant | ||
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