一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法
【专利摘要】本发明公开了一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其包括以下步骤：(1)低位钻孔抽放；(2)高位钻孔抽放；(3)水平顺层钻孔抽放；(4)上隅角抽放；(5)设置底板拦截孔，以便抽采拦截下邻近层的卸压瓦斯；(6)利用所述步骤(1)?(5)中的各个钻孔，共同作用进行抽采瓦斯；(7)随着对煤层的掘进，能够充分利用大采高工作面，做到全面、高效的瓦斯抽采，通过设置膨胀孔、负压孔，并辅助爆破炸药，能够很好的提高煤层的透气性，提高瓦斯抽采的效果，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性，本发明根据大采高的特点，将高位钻孔和第位钻孔设置为不同的倾角，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。
【专利说明】
一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法
技术领域
[0001]本发明属于瓦斯抽放技术领域，尤其是涉及一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法。
【背景技术】
[0002]大采高综放开采技术是采煤方法中一项新的开采工艺，是厚及特厚煤层采煤方法的新发展。具有高产、高效、掘进率低、成本低、经济效益好等优点，但是，随着工作面开采强度的增大和开采向深部转移，低瓦斯矿井的煤层瓦斯赋存条件会发生很大变化。与相同煤层条件下的普通综放开采相比，在大采高综放开采条件下，随着工作面割煤高度的增加，放顶煤高度相应减小，伴随着由工作面割煤产生的瓦斯量也相应增加，而大采高支架也带来了工作面通风断面的增大。在大采高放顶煤开采条件下，由于开采强度和工作面产量的增大，进行瓦斯的有效防治是确保工作面安全顺利生产的重要保障。虽然目前的采空区瓦斯抽放的方法较多，但是，由于大采高工作面开采强度大，原有的许多用于薄及中层煤层的瓦斯治理技术无法应用。为强化瓦斯治理，最大限度地减少瓦斯对安全生产的制约，充分发挥大采高工作面大功率设备的能力，针对大采高、高瓦斯综采面特性，需要设计一种能够提高瓦斯抽采效果，增强瓦斯抽采效率的瓦斯治理方法。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有的技术问题，提供一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其从不同角度进行抽放，能够充分利用大采高工作面，做到全面、高效的瓦斯抽采，通过设置膨胀孔、负压孔，并辅助爆破炸药，能够很好的提高煤层的透气性，提高瓦斯抽采的效果，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0005](I)低位钻孔抽放:当前工作面在掘进过程中，在回风巷布置低位钻孔以抽采大采高综采工作面初采期间的瓦斯，具体为，在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向下倾斜钻设多排低位钻孔，其中，第一排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为20m，第二排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为15m，第三排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为10m，第四排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为6m;
[0006](2)高位钻孔抽放:在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向上倾斜钻设多排高位钻孔，其中，第一排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为20m，第二排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为15m，第三排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为10m，第四排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为6m;
[0007](3)水平顺层钻孔抽放:在回风巷的煤体侧壁上用千米定向钻机钻设至少两排水平抽放钻孔，水平抽放钻孔的孔径大小为60mm，孔深为10m;
[0008](4)上隅角抽放:在回风巷设置一上隅角抽放管，上隅角抽放管的末端直接埋到工作面采空区，上隅角抽放管末端与巷道顶板固定连接，上隅角抽放管埋入采空区的距离不得小于Sm，且所述上隅角抽放管末端设置有双层隔离钢丝网，隔离钢丝网的网孔大小为2-8mm；
[0009](5)设置底板拦截孔，以便抽采拦截下的邻近层的卸压瓦斯；
[0010](6)利用所述步骤(1)-(5)中的各个钻孔，共同作用进行抽采瓦斯；
[0011](7)随着对煤层的掘进，重复所述步骤(I) -(6)。
[0012]进一步，作为优选，在所述步骤(I)中，在进行低位瓦斯抽放前，先在所述第一排低位钻孔和所述第二排低位钻孔之间、第二排低位钻孔与第三排低位钻孔之间、第三排低位钻孔与所述第四排低位钻孔之间均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为40mm，深度为80-90m，钻好膨胀孔之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m;在所述步骤(2)中，在进行高位瓦斯抽放前，先在所述第一排高位钻孔和所述第二排高位钻孔之间、第二排高位钻孔与第三排高位钻孔之间、第三排高位钻孔与所述第四排高位钻孔之间也均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为50mm，深度为90-100m，钻好膨胀孔之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m。
[0013]进一步，作为优选，在所述步骤(3)中，在相邻的两排水平顺层钻孔之间钻设负压孔，其中，负压孔的直径为50mm，深度为75m，在低位钻孔和高位钻孔塞入吸水膨胀囊之后，立即采用真空栗向负压孔内抽真空，通过负压力来辅助吸水膨胀囊增强煤层内的裂隙，增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果，其中，抽真空的时间不低于24h，之后撤掉真空栗，然后，向负压孔中加入爆破炸药，对负压孔进行爆破膨胀，进一步增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果。
[0014]进一步，作为优选，所述步骤(I)中，第一排低位钻孔向下倾斜的角度为20.5°，第二排低位钻孔向下倾斜的角度为19.5°，第三排低位钻孔向下倾斜的角度为18°，第四排低位钻孔向下倾斜的角度为17.2°。
[0015]进一步，作为优选，所述步骤(2)中，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为21.2°，第二排高位钻孔向上倾斜的角度为20°，第三排高位钻孔向上倾斜的角度为19.4°，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为18°。
[0016]进一步，作为优选，各排高位钻孔中相邻两个钻孔之间的距离为6m。
[0017]进一步，作为优选，各排低位钻孔中相邻两个钻孔之间的距离为Sm。
[0018]进一步，作为优选，底板拦截孔的直径大小为50mm，深度不少于10m。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020]本发明从不同角度进行抽放，能够充分利用大采高工作面，做到全面、高效的瓦斯抽采，通过设置膨胀孔、负压孔，并辅助爆破炸药，能够很好的提高煤层的透气性，提高瓦斯抽采的效果，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性，本发明根据大采高的特点，将高位钻孔和第位钻孔设置为不同的倾角，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。
【附图说明】
[0021]图1为本发明一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法的结构示意图；
[0022]其中，1-顶板，2-底板，3-当前工作面，4-高位钻孔，5-低位钻孔，6_高位膨胀孔，7_低位膨胀孔，8-水平顺层钻孔，9-负压孔。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0024]请参阅图1，本发明提供一种技术方案:一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0025](I)低位钻孔抽放:当前工作面3在掘进过程中，在回风巷布置低位钻孔以抽采大采高综采工作面初采期间的瓦斯，具体为，在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向下倾斜钻设多排低位钻孔，其中，第一排低位钻孔的终孔口距工作面底板2的距离为20m，第二排低位钻孔的终孔口距工作面底板2的距离为15m，第三排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为10m，第四排低位钻孔的终孔口距工作面底板2的距离为6m;
[0026](2)高位钻孔抽放:在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向上倾斜钻设多排高位钻孔，其中，第一排高位钻孔的终孔口距工作面顶板I的距离为20m，第二排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为15m，第三排高位钻孔的终孔口距工作面顶板I的距离为10m，第四排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为6m;
[0027](3)水平顺层钻孔8抽放:在回风巷的煤体侧壁上用千米定向钻机钻设至少两排水平抽放钻孔，水平抽放钻孔的孔径大小为60mm，孔深为10m;
[0028](4)上隅角抽放:在回风巷设置一上隅角抽放管，上隅角抽放管的末端直接埋到工作面采空区，上隅角抽放管末端与巷道顶板固定连接，上隅角抽放管埋入采空区的距离不得小于Sm，且所述上隅角抽放管末端设置有双层隔离钢丝网，隔离钢丝网的网孔大小为2-8mm；
[0029](5)设置底板拦截孔，以便抽采拦截下的邻近层的卸压瓦斯；
[0030](6)利用所述步骤(1)-(5)中的各个钻孔，共同作用进行抽采瓦斯；
[0031](7)随着对煤层的掘进，重复所述步骤(1)_(6)。
[0032]在本实施例中，在所述步骤(I)中，在进行低位瓦斯抽放前，先在所述第一排低位钻孔和所述第二排低位钻孔之间、第二排低位钻孔与第三排低位钻孔之间、第三排低位钻孔与所述第四排低位钻孔之间均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为40mm，深度为80-90m，钻好膨胀孔之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔6内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔6内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m;在所述步骤(2)中，在进行高位瓦斯抽放前，先在所述第一排高位钻孔和所述第二排高位钻孔之间、第二排高位钻孔与第三排高位钻孔之间、第三排高位钻孔与所述第四排高位钻孔之间也均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为50mm，深度为90-100m，钻好膨胀孔7之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m。
[0033]在所述步骤(3)中，在相邻的两排水平顺层钻孔之间钻设负压孔8，其中，负压孔的直径为50mm，深度为75m，在低位钻孔和高位钻孔中塞入吸水膨胀囊之后，立即采用真空栗向负压孔8内抽真空，通过负压力来辅助吸水膨胀囊增强煤层内的裂隙，增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果，其中，抽真空的时间不低于24h，之后撤掉真空栗，然后，向负压孔中加入爆破炸药，对负压孔进行爆破膨胀，进一步增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果O
[0034]在所述步骤(I)中，第一排低位钻孔向下倾斜的角度为20.5°，第二排低位钻孔向下倾斜的角度为19.5°，第三排低位钻孔向下倾斜的角度为18°，第四排低位钻孔向下倾斜的角度为17.2°。所述步骤(2)中，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为21.2°，第二排高位钻孔向上倾斜的角度为20°，第三排高位钻孔向上倾斜的角度为19.4°，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为18°。各排高位钻孔4中相邻两个钻孔之间的距离为6m。各排低位钻孔5中相邻两个钻孔之间的距离为Sm。底板拦截孔的直径大小为50mm，深度不少于10m。
[0035]本发明从不同角度进行抽放，能够充分利用大采高工作面，做到全面、高效的瓦斯抽采，通过设置膨胀孔、负压孔，并辅助爆破炸药，能够很好的提高煤层的透气性，提高瓦斯抽采的效果，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性，本发明根据大采高的特点，将高位钻孔和第位钻孔设置为不同的倾角，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。
[0036]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种高瓦斯瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)低位钻孔抽放:当前工作面在掘进过程中，在回风巷布置低位钻孔以抽采大采高综采工作面初采期间的瓦斯，具体为，在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向下倾斜钻设多排低位钻孔，其中，第一排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为20m，第二排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为15m，第三排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为10m，第四排低位钻孔的终孔口距工作面底板的距离为6m; (2)高位钻孔抽放:在回风巷道的煤体侧壁上用千米定向钻机向上倾斜钻设多排高位钻孔，其中，第一排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为20m，第二排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为15m，第三排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为10m，第四排高位钻孔的终孔口距工作面顶板的距离为6m; (3)水平顺层钻孔抽放:在回风巷的煤体侧壁上用千米定向钻机钻设至少两排水平抽放钻孔，水平抽放钻孔的孔径大小为60mm，孔深为10m; (4)上隅角抽放:在回风巷设置一上隅角抽放管，上隅角抽放管的末端直接埋到工作面采空区，上隅角抽放管末端与巷道顶板固定连接，上隅角抽放管埋入采空区的距离不得小于Sm，且所述上隅角抽放管末端设置有双层隔离钢丝网，隔离钢丝网的网孔大小为2-8mm; (5)设置底板拦截孔，以便抽采拦截下的邻近层的卸压瓦斯； (6)利用所述步骤(1)-(5)中的各个钻孔，共同作用进行抽采瓦斯； (7)随着对煤层的掘进，重复所述步骤(1)-(6)。2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:在所述步骤(I)中，在进行低位瓦斯抽放前，先在所述第一排低位钻孔和所述第二排低位钻孔之间、第二排低位钻孔与第三排低位钻孔之间、第三排低位钻孔与所述第四排低位钻孔之间均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为40mm，深度为80-90m，钻好膨胀孔之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m;在所述步骤(2)中，在进行高位瓦斯抽放前，先在所述第一排高位钻孔和所述第二排高位钻孔之间、第二排高位钻孔与第三排高位钻孔之间、第三排高位钻孔与所述第四排高位钻孔之间也均钻设一排膨胀孔，膨胀孔的直径大小为50mm，深度为90-100m，钻好膨胀孔之后，利用高压气枪对膨胀孔内的钻肩进行清理，然后，在膨胀孔内逐段塞入吸水膨胀囊，之后，利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，之后，再在膨胀孔内塞入下一段吸水膨胀囊，之后，再利用高压水栗向吸水膨胀囊内注入高压水，使吸水膨胀囊膨胀，从而使煤层出现裂缝，增强煤层的透气性，其中，所述高压水栗采用脉冲的方式向吸水膨胀囊内注入，每段吸水膨胀囊的深度为8-10m。3.根据权利要求2所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:在所述步骤(3)中，在相邻的两排水平顺层钻孔之间钻设负压孔，其中，负压孔的直径为50_，深度为75m，在低位钻孔和高位钻孔塞入吸水膨胀囊之后，立即采用真空栗向负压孔内抽真空，通过负压力来辅助吸水膨胀囊增强煤层内的裂隙，增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果，其中，抽真空的时间不低于24h，之后撤掉真空栗，然后，向负压孔中加入爆破炸药，对负压孔进行爆破膨胀，进一步增强煤层的透气性，提高瓦斯抽放采效果。4.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:所述步骤(I)中，第一排低位钻孔向下倾斜的角度为20.5°，第二排低位钻孔向下倾斜的角度为19.5°，第三排低位钻孔向下倾斜的角度为18°，第四排低位钻孔向下倾斜的角度为17.2°。5.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:所述步骤(2)中，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为21.2°，第二排高位钻孔向上倾斜的角度为20°，第三排高位钻孔向上倾斜的角度为19.4°，第一排高位钻孔向上倾斜的角度为18°。6.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:各排高位钻孔中相邻两个钻孔之间的距离为6m。7.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:各排低位钻孔中相邻两个钻孔之间的距离为Sm。8.根据权利要求1所述的一种高瓦斯煤层大采高工作面瓦斯治理方法，其特征在于:底板拦截孔的直径大小为50mm，深度不少于10m。
【文档编号】E21B43/263GK105840165SQ201610160290
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】吕闰生, 李冰, 刘高峰, 任建刚, 袁军伟
【申请人】河南理工大学