一种采空区瓦斯汇集带分区抽采方法与流程

本发明涉及一种煤矿瓦斯抽采的方法，具体来说是综采工作面上隅角及采空区回风侧深部的采空区瓦斯汇集带分区抽采方法。

背景技术：

近年来，随着矿井的大型化和集约化的发展，工作面推进速度加快，矿井瓦斯涌出量急剧增加，煤矿瓦斯灾害已成为制约矿井安全高效开采的关键因素。在综采工作面回采过程中，上隅角瓦斯积聚一直是综采工作面瓦斯治理的难题，上隅角瓦斯频繁超限给综采工作面生产安全造成严重的安全隐患。现有的抽采方式仅是简单的上隅角埋管抽采，不能有效解决采空区大量高浓度瓦斯在通风作用下一起汇集至上隅角，造成上隅角瓦斯频繁超限，乃至回风巷道瓦斯超限。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有的技术问题，提供一种长期有效的采空区瓦斯汇集带分区抽采方法，该方法能实现采空区回风侧深部与所述上隅角附近区域同时抽采，通过分区抽采，在采空区回风侧深部区域形成多个瓦斯汇集带，采空区瓦斯由多个通道进入抽采管路或回风流，避免大量高浓度瓦斯汇集至上隅角，造成瓦斯超限，保证综采工作面的生产安全。

为实现本发明的上述目的，提供的技术方案如下：一种采空区瓦斯汇集带分区抽采方法，包括如下进行的步骤：步骤一）将综采面上隅角区域用隔离墙与采空区隔离，形成隔离区；

步骤二）隔离区在由工作面进入采空区阶段，布置木垛辅助支撑顶板；

步骤三）敷设在回风巷中抽采主管分出抽采支管接入隔离区；

步骤四）随着工作面的推进，每隔一定距离设置一道隔离墙，形成多个隔离分区，抽采支管接入每个分区；实现采空区回风侧深部与所述上隅角附近区域同时抽采，通过分区抽采，在采空区回风侧深部区域形成多个瓦斯汇集带，采空区瓦斯由多个通道进入抽采管路或回风流，避免大量高浓度瓦斯汇集至上隅角，造成瓦斯超限。

所述的各个分区包括从综采面上隅角区域直至采空区回风侧的上隅角抽采区、回风侧深部抽采区、回风侧深部辅助抽采区、回风侧深部末抽采区；所述抽采支管的抽采系统分别对应于上隅角抽采区、回风侧深部抽采区、回风侧深部辅助抽采区、回风侧深部末抽采区设置为上隅角抽采支管系统、回风侧深部抽采支管系统、回风侧深部辅助抽采支管系统、回风侧深部末抽采支管系统；在采空区回风侧深部形成多个高负压汇集区，仅让采空区浅部低浓度瓦斯回流至上隅角，彻底解决上隅角瓦斯超限难题。

所述的上隅角抽采区、回风侧深部抽采区、回风侧深部辅助抽采区、回风侧深部末抽采区范围相同，间距为5~10m。

所叙述的隔离墙用锚索装置作为骨架、再用井下矸石堆砌构筑，并用密闭喷涂材料喷涂，保证隔离墙的密闭性，防止各个隔离区之间窜风，且隔离墙的长度为6~12m。

所叙述的隔离墙锚索装置用四根锚索作为骨架，锚索两两组合，端头用连接器锁紧，形成顶底一体的墙体结构，锚索间距为1500~3000mm。

所述的隔离区在由工作面进入采空区阶段，设置隔离墙之前，布置木垛辅助支撑顶板，木垛内部具有拉杆，在进入采空区后，保证木垛的整体性，为瓦斯运移通道和管路通道留有一定空间。

所述的抽采支管在设置新隔离墙即将进入采空区时，在抽采支管上均布多个孔，加大抽采进风面积，增加抽采量。

在抽采主管与抽采支路连接处靠近工作面的方向安装阀门，用于控制抽采支管抽采瓦斯。

有益效果：本发明采空区瓦斯汇集带分区抽采方法将采空区内回风侧瓦斯汇集带分区，锚索作为骨架、井下矸石等废弃材料堆砌构筑隔离墙，且用密闭喷涂材料喷涂隔离墙，保证各个隔离区之间的密闭以及上隅角区域与回风巷之间的密闭，利用抽采负压对采空区回风侧深部与所述上隅角附近区域进行分流；隔离区在由工作面进入采空区阶段，设置隔离墙之前，布置木垛辅助支撑顶板，木垛内部具有拉杆，在进入采空区后，保证木垛的整体性，为瓦斯运移通道和管路通道留有一定空间，保证抽采管路的正常工作，使采空区瓦斯汇集带瓦斯能持续、有效的抽采。该方法，抽采采空区回风侧深部与所述上隅角附近区域瓦斯量大，瓦斯浓度高，在采空区回风侧深部形成多个高负压汇集区，仅让采空区浅部低浓度瓦斯回流至上隅角，彻底解决上隅角瓦斯超限难题。

附图说明

图1是本发明的采空区瓦斯汇集带分区抽采方法的结构示意图。

图2是图1中i-i剖面图。

图3图1中ii-ii剖面图。

图4是图1中iii部分的放大图。

附图标记说明：1—采空区；2—木垛；3a—上隅角抽采区；3b—回风侧深部抽采区；3c—回风侧深部辅助抽采区；3d—回风侧深部末抽采区；4a—上隅角抽采支管系统；4b—回风侧深部抽采支管系统；4c—回风侧深部辅助抽采支管系统；4d—回风侧深部末抽采支管系统；5—隔离墙；6—抽采支管；7—阀门；8—抽采主管；9—回风巷；10—煤层；11—进风巷；12—锚索；13—连接器；14—顶板；15—煤柱；16—底板；17—拉杆；18—孔。

具体实施方式

如图1本发明的一种采空区瓦斯汇集带分区抽采方法的结构示意图所示，本发明的一种采空区瓦斯汇集带分区抽采方法包括如下进行的步骤：

在回风巷9中布置瓦斯抽采管路。

如图1采空区瓦斯汇集带分区抽采方法的结构示意图所示，将综采面上隅角区域直至采空区回风侧划分为上隅角抽采区、回风侧深部抽采区、回风侧深部辅助抽采区、回风侧深部末抽采区3a、3b、3c、3d；上隅角抽采区3a、回风侧深部抽采区3b、回风侧深部辅助抽采区3c、回风侧深部末抽采区3d分别对应于的上隅角抽采支管系统4a、回风侧深部抽采支管系统4b、回风侧深部辅助抽采支管系统4c、回风侧深部末抽采支管系统4d。

上隅角抽采区、回风侧深部抽采区、回风侧深部辅助抽采区、回风侧深部末抽采区3a、3b、3c、3d用隔离墙5隔开。

如图2隔离墙5结构示意剖面图所示，隔离墙5先用四根锚索12作为骨架，其中锚索12两两组合，端头用连接器13锁紧，再用井下矸石等废弃材料堆砌构筑，形成顶底一体的墙体结构；

隔离墙5筑起之后用密闭喷涂材料喷涂，防止各个分区之间窜风，以及保证上隅角区域与回风巷9之间的密闭。

如图1和图3所示，隔离区在由工作面进入采空区1阶段，设置隔离墙5之前，布置木垛3堆辅助支撑顶板，木垛3内部具有拉杆17，在进入采空区1后，保证木垛2的整体性，为瓦斯运移通道和管路通道留有一定空间。

其中，上隅角抽采支管系统4a主要对工作面上隅角附近区域进行抽采。抽采支管的负压高于通风负压，直接对上隅角瓦斯抽采，阻止瓦斯在上隅角的积聚；回风侧深部抽采支管系统4b、回风侧深部辅助抽采支管系统4c、回风侧深部末抽采支管系统4d的抽采区域由上隅角区域逐渐延伸到采空区回风侧的深部，回风侧深部末抽采支管系统4d的抽采区域是整个抽采系统最远的抽采区域，回风侧深部抽采支管系统4b、回风侧深部辅助抽采支管系统4c、回风侧深部末抽采支管系统4d的抽采负压也大于通风负压，能有效干扰采空区深部瓦斯渗流场，在采空区回风侧深部形成多个高负压汇集区，仅让采空区浅部低浓度瓦斯回流至上隅角。

其中，瓦斯抽采管路包括一根抽采主管8和抽采主管分出四根抽采支管6；在抽采主管8与抽采支路6连接处靠近工作面的方向安装阀门7，用于控制抽采支管抽采瓦斯。

抽采支管6在设置新隔离墙5即将进入采空区1时，在抽采支管6上均布多个孔14，加大抽采进风面积，增加抽采量。

管路空间布置如图3抽采支管空间布置示意剖面图所示，抽采支管6在空间断面上呈矩形分布，支管之间的间距相等，均匀布置。

本发明中每个抽采区域的范围相同，一般为5~10m，因此回风侧深部末抽采支管系统4d的抽采区域距离工作面距离为15~30m。

本发明中隔离墙5长度一般为6~12m，墙体内部的锚索12间距为1500~3000mm。

本发明中抽采主管8与抽采支管6的直径分别为480~1000mm和150~480mm。

本发明中随着工作面向前推进，抽采管路系统采用交替迈步前进，始终保持四个抽采区同时抽采，抽采区域总长20~40m。

本发明的一种采空区瓦斯汇集带分区抽采方法抽采采空区回采侧深部与所述上隅角附近区域瓦斯量大，瓦斯浓度高，且在上隅角处的密封性好，加大了上隅角瓦斯抽采的效率；隔离墙5以及木垛2辅助支撑顶板的支护设计，在进入采空区1后，为瓦斯运移通道和管路通道留有一定空间，形成多个有效的瓦斯通道，保证抽采管路的正常抽采；整个抽采系统中共有四趟抽采支管6，且每个抽采支管6的负压都高于通风负压，最终使采空区回风侧深部与所述上隅角附近区域的瓦斯同时抽采；通过分区抽采，在采空区回风侧深部区域形成多个瓦斯汇集带，采空区瓦斯由多个瓦斯通道进入抽采管路或回风流，避免大量高浓度瓦斯汇集至上隅角，这样有效的解决了上隅角瓦斯超限的难题，同时也加大了瓦斯资源利用。

最后应说明的是：以上各实例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管上文对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围内。