一种多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法
【专利摘要】一种多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法，适用于近距离高瓦斯煤层群条件下、实现突出煤层区域消突和安全开采。根据近距离高瓦斯突出煤层群赋存特点，将可采煤层群划分为上煤层组、中煤层组和下煤层组，并将中煤层组作为关键保护层煤层组，上煤层组和下煤层组作为被保护层煤层组，多重递进保护被保护层煤层群的上煤层组和下煤层组。三个煤层群的开采顺序为：中煤层组、上煤层组和下煤层组。三个分组内均自上而下依次开采各个煤层。利用顶、底板岩巷穿层钻孔抽采被保护层的卸压瓦斯，实现立体抽采瓦斯和区域消除突出危险性的目的，可用于包含三个或者更多煤层的近距离煤层群的瓦斯治理。其方法简单易行，工期短，安全高效，成本低廉。
【专利说明】一种多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护层开采和瓦斯治理方法，尤其是一种适用于近距离高瓦斯煤层群条件下、实现突出煤层区域消突和安全开采的多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法。
【背景技术】
[0002]瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一，在我国的煤炭事故中70%以上是瓦斯事故。目前我国矿井开采呈现开采深度大、地质条件复杂、煤层透气性低、瓦斯压力高、瓦斯含量大、预抽煤层瓦斯困难等特点，再加上大部分开采煤层属近距离煤层群赋存、受采动影响，上下邻近煤层群将在短时间内向采空区涌出大量卸压瓦斯，在一定条件下将会产生煤与瓦斯突出。
[0003]在煤与瓦斯突出事故中，开采突出危险煤层，同时上下邻近层为具有突出危险性的煤层或高瓦斯煤层时较容易发生。目前，近距离煤层群开采保护层的方法一般是选择自上而下多重卸压的方法，或者将中间某一个煤层作为关键保护层开采。但是，近距离煤层群条件下，瓦斯流场属于球向流场，在瓦斯压力梯度作用下会源源不断的向开采层或其采空区补给瓦斯，有效降低煤层群条件下单一保护层煤层的突出危险比较困难，煤与瓦斯突出危险亦然存在。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种简单易行、工期短、安全高效、且成本低廉的多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法。
[0005]技术方案:本发明的多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法，包括如下步骤:
a.根据近距离高瓦斯突出煤层群赋存特点和《保护层开采技术规范》，将可采煤层划分为上、中、下三个煤层组，选择中煤层组作为关键保护层煤层组，上煤层组和下煤层组作为被保护层煤层组，先开采中煤层组，再开采上煤层组，最后开采下煤层组，每个煤层组的各煤层均自上而下依次开采；
b.开采中煤层组的首个煤层之前，先在距离中煤层组的最后一个煤层底板15?25m的位置处，施工掘进一条中煤层组底板岩石巷道，用钻机在中煤层组底板岩石巷道内向中煤层组的首个中煤方向施工呈扇形分布的多条中煤层组穿层钻孔，中煤层组穿层钻孔穿过中煤层组的各个煤层，并穿透中煤层组的首个煤层的顶板0.5m ；
c.在距离上煤层组的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条上煤层组底板岩石巷道，用钻机在上煤层组底板岩石巷道内向上煤层组的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条上煤层组穿层钻孔，上煤层组穿层钻孔穿过上煤层组的各个煤层，并穿透上煤层组的顶板 0.5m ；
d.在距离下煤层组的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条下煤层组底板岩石巷道，用钻机在下煤层组底板岩石巷道内向下煤层组的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条下煤层组穿组层钻孔，下煤层组穿层钻孔穿过下煤层组的各个煤层，并穿透下煤层组的顶板0.5m ；
e.按常规连接抽采管网，对中煤层组底板岩石巷道内的中煤层组穿层钻孔进行原始瓦斯预抽采，区域消除中煤层组首个煤层突出危险后，首先开采关键保护层的中煤层组首个煤层，并通过中煤层组底板岩石巷道内的中煤层组穿层钻孔抽采中煤层组中各煤层的卸压瓦斯；
f.按顺序开采中煤层组中各个煤层，同时通过上煤层组底板岩石巷道内的上煤层组穿层钻孔抽采被保护层的上煤层组内各煤层的卸压瓦斯；并通过下煤层组底板岩石巷道内的下煤层组穿层钻孔抽采下被保护层的下煤层组内各煤层的卸压瓦斯；
g.中煤层组回采结束后，对上煤层组内的各煤层进行回采，再对下煤层组内的各煤层进行回采，对各煤层进行回采同时，对未开采的各煤层进行瓦斯抽采卸压。
[0006]所述的上煤层组穿层钻孔、中煤层组穿层钻孔和下煤层组穿组层钻孔内全程安装钢套管防护，在钢套管穿过煤层区域段位置处均打上筛孔；所述的上、中、下三个煤层组中的每个煤层组包含有2-5个可采煤层；各煤层组中底板岩石巷道内施工的各钻孔终孔间距为25?35m ;在各煤层组下方施工的底板岩石巷道高为3m，宽为4m。
[0007]有益效果:由于采用了上述方案，本发明适用于包含三个或者更多煤层的近距离煤层群实施瓦斯治理，与现有技术相比:能实现对被保护煤层群的多重递进保护，有效阻止了邻近煤层群瓦斯补给开采煤层瓦斯量，实现被保护煤层群的分源抽采和联合立体抽采；在现行保护层开采和瓦斯抽采方法基础上将中间煤层组视为整体作为关键保护层，并联合布置煤层组底板岩石巷道及穿层钻孔，实现对被保护煤层组的多重递进保护，减少了岩石巷道工程量，提高了瓦斯抽采效率，实现煤与瓦斯安全高效共采。尤其适用于近距离高瓦斯煤层群条件下、能实现突出煤层区域消突和安全开采的多重递进保护层分组区域的瓦斯治理。其方法简单易行，工期短，安全高效，成本低廉，具有广泛的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法示意图。
[0009]图中:A—上煤层组；B —中煤层组；C一下煤层组；1、2、3、4、5、6、7、8—煤层；9一上煤层组底板岩石巷道；10—中煤层组底板岩石巷道；11一下煤层组底板岩石巷道；12—上煤层组穿层钻孔；13 —中煤层组穿层钻孔；14_下煤层组穿层钻孔。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法，具体步骤如下:
a.根据近距离高瓦斯突出煤层群赋存特点和《保护层开采技术规范》，将可采煤层划分为上、中、下三个煤层组，每个煤层组包含有2-5个可采煤层，选择中煤层组B作为关键保护层煤层组，上煤层组A和下煤层组C作为被保护层煤层组，先开采中煤层组B，再开采上煤层组A，最后开采下煤层组C，每个煤层组的各煤层均自上而下依次开采；
b.开采中煤层组B的首个煤层之前，先在距离中煤层组B的最后一个煤层底板15?25m的位置处，施工掘进一条高为3m，宽为4m的中煤层组底板岩石巷道10，用钻机在中煤层组底板岩石巷道10内向中煤层组B的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条中煤层组穿层钻孔13，各钻孔的终孔间距为25?35m，中煤层组穿层钻孔13穿过中煤层组B的各个煤层，并穿透中煤层组B的首个煤层的顶板0.5m ;中煤层组穿层钻孔13内全程安装钢套管防护，在钢套管穿过煤层区域段位置处均打上筛孔；
c.在距离上煤层组A的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条高为3m,宽为4m的上煤层组底板岩石巷道9，用钻机在上煤层组底板岩石巷道9内向上煤层组A的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条上煤层组穿层钻孔12，各钻孔的终孔间距为25?35m，上煤层组穿层钻孔12穿过上煤层组A的各个煤层，并穿透上煤层组A的首个煤层顶板0.5m ;上煤层组穿层钻孔12内全程安装钢套管防护，在钢套管穿过煤层区域段位置处均打上筛孔；
d.在距离下煤层组C的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条高为3m,宽为4m的下煤层组底板岩石巷道11，用钻机在下煤层组底板岩石巷道11内向下煤层组C的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条下煤层组穿组层钻孔14，各钻孔的终孔间距为25?35m，下煤层组穿层钻孔14穿过下煤层组C的各个煤层，并穿透下煤层组C的首个煤层顶板0.5m ;下煤层组穿组层钻孔14内全程安装钢套管防护，在钢套管穿过煤层区域段位置处均打上筛孔；
e.按常规连接抽采管网，对中煤层组底板岩石巷道10内的中煤层组穿层钻孔13进行原始瓦斯预抽采，区域消除中煤层组B的首个煤层突出危险后，首先开采关键保护层的中煤层组B的首个煤层，并通过中煤层组底板岩石巷道10内的中煤层组穿层钻孔13抽采中煤层组B中各煤层的卸压瓦斯；
f.按顺序开采中煤层组B中各个煤层，同时通过上煤层组底板岩石巷道9内的上煤层组穿层钻孔12抽采被保护层的上煤层组A内各煤层的卸压瓦斯；并通过下煤层组底板岩石巷道11内的下煤层组穿层钻孔14抽采下被保护层的下煤层组C内各煤层的卸压瓦斯；
g.中煤层组B回采结束后，对上煤层组A内的各煤层进行回采，再对下煤层组C内的各煤层进行回采，对各煤层进行回采同时，对未开采的各煤层进行瓦斯抽采卸压。
[0011]如图1所示，以包含八个煤层的近距离煤层群为例:将八个近距离煤层群划分为上、中、下三个煤层组，将中煤层组B作为关键保护层煤层组，并分别在上煤层组A、中煤层组B和下煤层组C下部施工底板岩石巷道联合优化和布置穿层钻孔，对被保护层上煤层组A和被保护层下煤层组B实现煤层群组内煤层的递进保护和多重保护，从而区域消除近距离煤层群煤与瓦斯突出危险，具体步骤如下:
a.根据近距离高瓦斯突出煤层群赋存特点和保护层保护距离及效果，将可采煤层人为划分为上煤层组A、中煤层组B和下煤层组C，选择中煤层组B作为关键保护层，递进保护上被保护层上煤层组A和下被保护层下煤层组C，煤层群开采顺序为中煤层组B、上煤层组A和下煤层组C，煤层组内均自上而下开采各煤层；
b.开米中煤层组B的第一煤层4前,在距离中煤层组B的第三煤层6底板15?25m的位置施工掘进高为3m，宽为4m的中煤层组底板岩石巷道10，在中煤层组底板岩石巷道10内，利用钻机向中煤层组B的第一煤层4、第二煤层5和第三煤层6施工90?IOOmm中煤层组穿层钻孔13，中煤层组钻孔13穿透中煤层组B第一煤层4顶板0.5m,中煤层组钻孔13的终孔间距为25?35m ；
c.然后在距离上煤层组A的第三煤层3底板15?25m的位置施工掘进高为3m，宽为4m的上煤层组底板岩石巷道9，在上煤层组底板岩石巷道9内，利用钻机向上煤层组A的第一煤层1、第二煤层2和第三煤层3施工90?IOOmm上煤层组穿层钻孔12，上煤层组钻孔12穿透上煤层组A的第一煤层I顶板0.5m，上煤层组钻孔12的终孔间距为25?35m。
[0012]d.接着在距离下煤层组C的第二煤层8底板15?25m的位置施工掘进高为3m，宽为4m的下煤层组底板岩石巷道14，在下煤层组底板岩石巷道14内，利用钻机向下煤层组C的第一煤层7和第二煤层8施工90?IOOmm下煤层组穿层钻孔14，下煤层组钻孔14穿透下煤层组C煤层7顶板0.5m,下煤层组钻孔14的终孔间距25?35m ；
e.利用中煤层组底板岩石巷道10内的穿层钻孔13预抽中煤层组B第一煤层4的原始瓦斯，区域消除中煤层组B第一煤层4的突出危险后，首先开采关键保护层中煤层组B的第一煤层4，同时利用中煤层组底板岩石巷道10内的穿层钻孔13抽采中煤层组B的第二煤层5和第三煤层6内的卸压瓦斯；
f.按顺序从上到下依次开采中煤层组B的各煤层，同时利用上煤层组底板岩石巷道9内的上煤层组穿层钻孔12递进抽采上被保护层煤层群上煤层组A内第一煤层1、第二煤层2和第三煤层3的卸压瓦斯，并利用下煤层组底板岩石巷道11内的下煤层组穿层钻孔14抽采下被保护层的下煤层组C的第一煤层7和第二煤层8的卸压瓦斯；
g.中煤层组B回采结束后，先后回采上煤层组A的第一煤层1、第二煤层2和第三煤层3，同时利用上煤层组穿层钻孔12抽采未开采被保护煤层的卸压瓦斯；再回采被保护层下煤层组C的第一煤层7和第二煤层8，同时利用下煤层组穿层钻孔14抽采未开采被保护煤层的卸压瓦斯。
【权利要求】
1.一种多重递进保护层分组区域瓦斯治理方法，其特征在于，包括如下步骤: a.根据近距离高瓦斯突出煤层群赋存特点和《保护层开采技术规范》，将可采煤层划分为上、中、下三个煤层组，选择中煤层组(B)作为关键保护层煤层组，上煤层组(A)和下煤层组(C)作为被保护层煤层组，先开采中煤层组(B)，再开采上煤层组(A)，最后开采下煤层组(C)，每个煤层组的各煤层均自上而下依次开采； b.开采中煤层组(B)的首个煤层之前，先在距离中煤层组(B)的最后一个煤层底板15?25m的位置处,施工掘进一条中煤层组底板岩石巷道(10),用钻机在中煤层组底板岩石巷道(10)内向中煤层组(B)的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条中煤层组穿层钻孔(13 )，中煤层组穿层钻孔(13 )穿过中煤层组(B )的各个煤层，并穿透中煤层组(B )的首个煤层的顶板0.5m ； c.在距离上煤层组(A)的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条上煤层组底板岩石巷道(9),用钻机在上煤层组底板岩石巷道(9)内向上煤层组(A)的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条上煤层组穿层钻孔(12)，上煤层组穿层钻孔(12)穿过上煤层组(A)的各个煤层，并穿透上煤层组(A)的首个煤层的顶板0.5m ； d.在距离下煤层组(C)的最后一个煤层底板15?25m的位置处施工一条下煤层组底板岩石巷道(11)，用钻机在下煤层组底板岩石巷道(11)内向下煤层组(C )的首个煤层方向施工呈扇形分布的多条下煤层组穿组层钻孔(14)，下煤层组穿层钻孔(14)穿过下煤层组(C)的各个煤层，并穿透下煤层组(C)的首个煤层的顶板0.5m ； e.按常规连接抽采管网，对中煤层组底板岩石巷道(10)内的中煤层组穿层钻孔(13)进行原始瓦斯预抽采，区域消除中煤层组(B)的首个煤层突出危险后，首先开采关键保护层的中煤层组(B)的首个煤层，并通过中煤层组底板岩石巷道(10)内的中煤层组穿层钻孔(13)抽采中煤层组(B)中各煤层的卸压瓦斯； f.按顺序开采中煤层组(B)中各个煤层，同时通过上煤层组底板岩石巷道(9)内的上煤层组穿层钻孔(12)抽采被保护层的上煤层组(A)内各煤层的卸压瓦斯；并通过下煤层组底板岩石巷道(11)内的下煤层组穿层钻孔(14)抽采下被保护层的下煤层组(C)内各煤层的卸压瓦斯； g.中煤层组(B)回采结束后，对上煤层组(A)内的各煤层进行回采，再对下煤层组(C)内的各煤层进行回采，对各煤层进行回采同时，对未开采的各煤层进行瓦斯抽采卸压。
2.根据权利要求1所述的一种多重递进保护层分组区域瓦斯抽采方法，其特征在于:所述的上煤层组穿层钻孔(12)、中煤层组穿层钻孔(13)和下煤层组穿组层钻孔(14)内全程安装钢套管防护，在钢套管穿过煤层区域段位置处均打上筛孔。
3.根据权利要求1所述的一种多重递进保护层分组区域瓦斯抽采方法，其特征在于:所述的上、中、下三个煤层组中的每个煤层组包含有2-5个可采煤层。
4.根据权利要求1所述的一种多重递进保护层分组区域瓦斯抽采方法，其特征在于:各煤层组中底板岩石巷道内施工的各钻孔终孔间距为25?35m。
5.根据权利要求1所述的一种多重递进保护层分组区域瓦斯抽采方法，其特征在于:在各煤层组下方施工的底板岩石巷道高为3m，宽为4m。
【文档编号】E21F7/00GK103758560SQ201410014542
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】蒋静宇, 郭海军, 程远平, 金侃, 王伟 申请人:中国矿业大学