一种“U并U+上隅角抽排”回采面瓦斯治理方法与流程

本发明专利涉及一种高瓦斯煤矿回采面瓦斯治理方式，具体为一种“u并u+上隅角抽排”回采面瓦斯治理方法。

背景技术：

自新《安全生产法》（2017年）颁布实施以来，我国对安全生产的重视程度逐年提高，煤矿作为事故易发、频发的重要领域，对井工煤矿的生产作了更为严苛的规定。新版《煤矿安全规程》（2016年）要求，取消专用排瓦斯巷和尾巷通风，严禁采掘工作面回风经过采空区和冒顶区等规定，给我国许多煤矿已使用多年的采空区通风方式的整改带来巨大压力，如高瓦斯和突出矿井已使用多年的“u+i”型、“u+u”、“u并u”及“三进一回+抽”偏y、“三进两回+抽”偏y或“四进两回+抽”偏y等通风方式均存在较多安全生产隐患，一是通风巷道多导致通风压力大，造成其它用风地点无风微风现象；二是巷道多导致工作面切眼巷道位置风量超限，或采空区进风量加大导致采空区漏风异常；三是导致采空区风流由紊态向无序流态转变，严重影响采空区埋管瓦斯抽采效果；四是采空区通风违反《煤矿安全规程》规定，采空区遗留落煤多导致采空区瓦斯涌出异常，回采率低造成资源浪费，且极易造成上隅角瓦斯超限。

技术实现要素：

本发明主要解决多巷通风时大风量引入回采面，导致采空区漏风加剧而产生的瓦斯异常涌出问题，同时解决由于厚煤层开采时，采空区遗落煤过多而造成回采率低、采空区瓦斯涌出量大，严重制约了回采面安全生产的问题，提出了一种“u并u+上隅角抽排”回采面瓦斯治理方法，包括“u并u”巷道布置方式、井下固定抽采泵站系统建设和回采面进风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷内顶板走向高位钻孔施工及上隅角负压风筒抽排方式。本发明是采用如下三部分技术方案实现的：

第一部分：所述“u并u”巷道布置方式包括进风大巷一、进风大巷二、回风大巷、1个回采面和1个备用面，所述回采面及备用面均采用u型通风方式，所述回采面和备用面相邻且均采用全风压u型通风系统，形成一回采一备用的采掘布局；所述“u并u”巷道由回采面进风巷、回采面回风巷、备用面进风巷、备用面回风巷四条巷道和回采面切眼巷及备用面切眼巷组成，所述回采面进风巷、备用面进风巷均与进风大巷一和进风大巷二相连通；所述回采面回风巷和备用面回风巷均与回风大巷相连通，所述回采面回风巷与备用面回风巷相邻，所述回采面回风巷与备用面回风巷之间设置有封闭的联络横川；随着回采面向前推进，与回采面切眼巷距离最近的联络横川打开成为开路横川，与回采面切眼巷距离最近且进入采空区的联络横川成为滞后横川。

第二部分：所述井下固定抽采泵站系统建设，包括在新鲜风流流经的巷道硐室内安设井下抽采泵站，所述井下抽采泵站的正压侧管路将抽采的瓦斯排至采区回风大巷内，所述井下抽采泵站的负压侧管路由井下抽采泵站引至备用面回风巷内，在所述备用面回风巷内的负压侧管路的主管路末端安设有三通，所述负压侧管路由三通处分开为两路抽采管路，两路抽采管路上均设有蝶阀，其中一路由开路横川引至上隅角，并插入上隅角处的采空区，随工作面回采推进，逐步回收回采面回风巷内的抽采管路，另一路埋设在回采面切眼巷后部的采空区滞后横川密闭墙内形成滞后横川埋管。

第三部分：所述回采面进风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷内顶板走向高位钻孔施工及上隅角负压风筒抽排方式，是在回采面进风巷和回采面回风巷内按照一定间距施工普通顺层钻孔，回采面回风巷内按照一定间距施工顶板走向高位钻孔，在上隅角铺设抽采管路抽排上隅角位置处采空区瓦斯，实现对回采面回采期间的瓦斯治理。

进一步的，所述联络横川的间距为80~100m，所述开路横川和滞后横川随着回采面的回采逐步交替前移。

进一步的，所述滞后横川埋管，是在所述的滞后横川密闭墙内埋设前后或上下不同距离的2~3个分支抽采管路，并在水平和垂直位置错开布置，所述分支抽采管路的管径为350~560mm。

进一步的，所述在回采面进风巷和回采面回风巷内按照一定间距施工的普通顺层钻孔的孔间距3~5m，所述普通顺层钻孔长度为120~160m，所述回采面进风巷和回采面回风巷内两侧的普通顺层钻孔呈交替间隔布置。

进一步的，所述回采面回风巷内顶板走向高位钻孔施工，是在所述回采面回风巷内设置钻场，钻场间距60~100m，每个钻场布置5~8个顶板走向高位钻孔，所述顶板走向高位钻孔长度120~200m，每个钻场的顶板走向高位钻孔实现5~10m的错位搭接。

进一步的，所述的上隅角负压风筒抽排方式，是使用风筒布材质的伸缩环结构的风筒抽采管路，随着回采面向前推进，风筒抽采管路逐步收缩，直至回采面切眼巷推进至开路横川后，将风筒抽采管路拆卸并安装在下一个开路横川的管路接口，循环交替抽采上隅角采空区瓦斯，所述风筒抽采管路伸入采空区400~800mm。随着回采面逐步后退回采，回采面与备用面之间贯通的联络横川逐个依次封闭，铺设在备用面的抽采管路逐步后退回收，并实现对封闭的联络横川内采空区瓦斯的连续抽采。上隅角抽排和采空区埋管抽采的瓦斯经负压抽采管路抽至井下抽采泵站，并经抽采泵站正压管路排至采区回风大巷内。

本发明的工作原理是，通过上隅角、滞后横川、顶板走向高位钻孔对采空区瓦斯进行多源抽采，井下建设井下抽采泵站联接采空区滞后横川和上隅角抽排系统，最大化提高采空区瓦斯抽采能力，地面永久瓦斯抽采泵站高负压系统连接顶板走向高位钻孔和回采面进风巷及回采面回风巷顺层钻孔，最大化提高瓦斯抽采浓度加以利用。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1．从根本上解决了高瓦斯矿井回采面回采期间瓦斯超限问题。回采面u型通风避免了多巷通风时大风量引入工作面，导致采空区漏风加剧而产生的采空区瓦斯异常涌出问题；在备用面回风巷与回采面回风巷间封闭的联络横川处进行上隅角抽排，由于局部风压和抽排系统负压作用，改变了采空区回风侧和上隅角处的瓦斯流场，会引导大部分回采面回风流经上隅角后到达上隅角滞后横川密闭墙内的积聚密封区域，而不会在上隅角处积聚，最终通过抽排系统排出回采面；联络横川间距80~100m可保证密闭墙处抽排系统的影响范围，即使在回采面老顶来压导致采空区被压出瞬间，保证涌出的瓦斯短时间被抽排系统抽出回采面。

2.u型通风方式保障了通风系统的稳定性和可靠性。“u”型通风方式与先前较多矿井所使用的多巷通风方式相比，在通风系统调控、通风设施管理、瓦斯燃烧和瓦斯爆炸预防、瓦斯事故应急保障和防止事故扩大等方面，均有较大优势。“u”型通风与多巷通风系统相比，风量控制和管理便捷；设施管理上实现通风设施管理最优化；瓦斯检查和事故预防上，更能体现集中性和控制的及时性和有效性。

3.“u”型巷道布置保证了回采面的高回采率，避免了采空区遗留煤过多导致的资源浪费。“u并u”巷道布置，避免了各巷道间留设实体煤柱数量多的问题，“u并u”巷道布置留设的实体煤柱与多巷通风（如“三进一回+抽”偏y、“三进两回+抽”偏y或“四进两回+抽”偏y等）相比，留设的实体煤柱大大降低，煤体回采率提升明显。该瓦斯治理模式既提升了煤体的回采效率，避免遗留落煤进入采空区导致采空区瓦斯积聚过多而给上隅角瓦斯控制带来巨大压力，更有效避免了采动影响导致的地应力破坏，如顶板垮落和地板隆起导致的巷道维护工程量增加风险。

4.既不会多开掘巷道，又可保证回采期间备用面系统稳定（不留盲巷），并保证备用面回风巷的复用。高瓦斯矿井或突出矿井在应用先前的多巷通风方式或“u型通风+上隅角抽排”时，均为“两进一回+抽排”（回采面瓦斯绝对涌出量较大时采用）或“u型通风+上隅角抽排”（回采面瓦斯绝对涌出量较小时采用），均需要多布置一条辅助进风巷，用以稀释回采面回风巷内瓦斯，确保回采面回风巷内瓦斯含量在1.0%以下。而本发明较先前回采面应用的u型通风方式或“u型通风+抽排”相比，既可节约一个辅助进风巷的工程量，回采面回风巷内瓦斯一部分流经备用面回风巷内，使回采面回风巷瓦斯得以稀释。

5.实现瓦斯抽采手段的多样性和高效性。对于高瓦斯和突出矿井而言，“u并u+上隅角抽排”系统更能体现在瓦斯抽采手段的多样性和高效性。可通过在备用面回风巷内向回采面回风巷上隅角位置处施工穿透孔，进一步抽排回采面上隅角回风处瓦斯；也可在备用面回风巷内施工顶板高位钻孔或高位钻场，抽采采空区顶板裂隙带瓦斯。“u并u+上隅角抽排”可实现多渠道全方位瓦斯抽采，较现有技术而言，瓦斯抽采效果优越性明显。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明回采面“u并u+上隅角抽排”瓦斯治理方式示意图。

图2为本发明的回采面上隅角抽排示意图。

图中：1-回采面，2-回采面进风巷，3-回采面回风巷，4-采空区，5-回采面切眼巷，6-普通顺层钻孔，7-顶板走向高位钻孔，8-备用面，9-备用面进风巷，10-备用面回风巷，11-开路横川，12-滞后横川，13-地面永久瓦斯抽采泵站，14-进风大巷一，15-进风大巷二，16-井下抽采泵站，17-回风大巷，18-蝶阀，19-三通，20-风筒抽采管路，21-备用面切眼巷。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1-2所示，本发明提出了一种“u并u+上隅角抽排”回采面瓦斯治理方法，包括“u并u”巷道布置方式、井下固定抽采泵站系统建设和回采面进风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷普通顺层钻孔施工、回采面回风巷内顶板走向高位钻孔施工及上隅角负压风筒抽排方式。

所述“u并u”巷道布置方式包括进风大巷一14、进风大巷二15、回风大巷17、1个回采面1和1个备用面8，所述回采面1及备用面8均采用全风压u型通风系统，形成一回采一备用的采掘布局；所述“u并u”巷道由回采面1和备用面8构成，其中回采面1由回采面进风巷2、回采面回风巷3和回采面切眼巷5组成，备用面8由备用面进风巷9、备用面回风巷10和备用面切眼巷21组成，分别构成u型通风方式，所述回采面进风巷2、备用面进风巷9分别与进风大巷一14和进风大巷二15相连通。所述回采面回风巷3和备用面回风巷10均与回风大巷17相连通。

所述回采面回风巷3与备用面回风巷10之间设置有联络横川，联络横川间距100m，随着回采面1的推进，靠近回采面切眼巷5的联络横川逐步打开，形成开路横川11，进入回采面采空区4的开路横川被封闭，形成滞后横川12，回采面1的回风一部分通过回采面回风巷3排出，另一部分通过备用面回风巷10排出。

所述井下固定抽采泵站系统建设，是在所述进风大巷15的新鲜风流中设置井下抽采泵站16，所述井下抽采泵站16的负压侧管路由井下抽采泵站16引至备用面回风巷10内，所述负压侧管路为沿备用面回风巷10直至安设到开路横川11的管径为930mm的抽采管，在所述备用面回风巷内负压侧管路的主管路末端安设有三通19，所述负压侧管路由三通19处分开为两路抽采管路，两路抽采管路上均设有蝶阀18，一路由开路横川11引至回采面上隅角位置处的采空区4内，伸入采空区4深度为800mm，随工作面回采推进，逐步回收回采面回风巷3内的抽采管路；另一路铺设至回采面滞后横川密闭墙内形成滞后横川埋管；在滞后横川密闭墙内埋设前后或上下不同距离的2个分支抽采支路，两个分支抽采支路管径为560mm且在水平和垂直位置错开布置，用于抽采采空区4后部的瓦斯。

所述的由开路横川11至上隅角位置敷设的风筒抽采管路20，使用负压风筒布材质的伸缩环结构，管径为600mm，随着回采面1的推进，风筒抽采管路20逐步收缩，待回采面切眼巷5推进至开路横川11的入口位置，及时拆卸掉风筒抽采管路20，安设至下一个即将打开的新开路横川11的三通管路接口。

所述回采面进风巷普通顺层钻孔施工和回采面回风巷普通顺层钻孔施工，是在回采面进风巷2和回采面回风巷3内按照一定间距施工普通顺层钻孔6，所述普通顺层钻孔6的孔间距为5m，所述普通顺层钻孔6长度为160m，所述回采面进风巷2和回采面回风巷3内两侧的普通顺层钻孔6呈交替间隔布置。

所述回采面回风巷内顶板走向高位钻孔施工是在回采面回风巷3内按照一定间距施工顶板走向高位钻孔7，所述的顶板走向高位钻孔7布置在回采面回风巷3的钻场内，钻场间距为100m，每个钻场布置8个顶板走向高位钻孔7，每个顶板走向高位钻孔7的长度为140m，每个钻场的顶板走向高位钻孔实现10m的错位搭接。连接回采面回风巷3的顶板走向高位钻孔7与地面高负压抽采系统联网抽采，抽采的瓦斯经回采面回风巷3内敷设的管径为1010mm管路经主要回风大巷17最终到达地面永久瓦斯抽采泵站13。

本发明的工作原理是，通过上隅角、滞后横川12、顶板走向高位钻孔7对采空区瓦斯进行多源抽采，井下建设井下抽采泵站16联接采空区滞后横川12和上隅角抽排系统，最大化提高采空区瓦斯抽采能力，地面永久瓦斯抽采泵站13的高负压系统连接顶板走向高位钻孔7和回采面进风巷2及回采面回风巷3，最大化提高瓦斯抽采浓度加以利用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。