一种顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯防治技术领域，涉及用于煤矿井下煤层瓦斯的抽放，具体涉及一种顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法。

背景技术：

近十年来，国内外对煤层瓦斯抽放，尤其是在走向高抽巷和钻孔介质致裂瓦斯卸压方面，进行大量卓有成效的研究。走向高抽巷主要用于工作面回采期间采空区瓦斯的抽放防治，其关键参数是根据采煤工作面“三带”分布特征，将走向高抽巷布置于采煤工作面“裂隙带”内，以便能够抽放到高浓度瓦斯。钻孔介质致裂瓦斯卸压主要用于巷道掘进或工作面回采期间巷道钻孔抽放瓦斯，其关键参数是致裂介质的参数和钻孔围岩参数。

上述各种煤层瓦斯抽放技术为确保煤矿的安全生产起到了有力的技术支撑，但是在生产实践中目前的各种抽放技术也存在不同的缺陷和局限性，没有将两种技术联合运用，做到优势互补，从而使得抽放效果一直得不到革命性的提高。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种程序简单，成本低廉，易于操作的一种顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法。该顶板致裂方法能在煤层采掘扰动之前，通过在煤层顶板施工沿走向瓦斯抽放巷，并沿瓦斯抽放巷轴向两侧每隔一段距离施工俯斜致裂钻孔，对煤层瓦斯压力进行卸压，同时提高煤层顶板裂隙发育程度，促进煤层瓦斯释放，实现煤层瓦斯高效抽放。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法，包含如下步骤:

步骤一：在距煤层法线距离h=0～100m位置，沿煤层走向布置用于抽放瓦斯的抽放巷，在抽放巷两侧外布置抽放孔钻场，在抽放钻场内施工俯斜抽放钻孔；

步骤二：煤层顶板致裂方法，在抽放钻孔下部煤层内及煤层与顶板接触处0～10m的范围内，使煤层顶板致裂，对煤层瓦斯压力卸压。

其中，步骤一包括以下步骤：

第一步：走向瓦斯抽放巷位置，抽放巷其巷宽b=3.0～5.0m，高h=2.0～3.5m；

第二步：在煤层沿走向瓦斯抽放巷施工完成之后，将抽放孔钻场沿高抽巷两侧外布置抽放孔钻场，布置间距l=2.0～80.0m，抽放孔钻场宽b=3.0～5.0m，长l=0～5.0m；

第三步：在沿煤层走向抽放巷两侧外的抽放孔钻场内布置抽放钻孔，钻孔数为1～10个，内侧钻孔距抽放孔钻场内帮垂直距离0.5～5.0m，外侧钻孔距抽放巷的巷帮垂直距离0.5m；

第四步：在抽放孔钻场内施工俯斜抽放钻孔，俯斜抽放钻孔直径φ=60~150mm，俯斜抽放钻孔与煤层倾向层面夹角θ=5°~90°，俯斜抽放钻孔施工开孔位置距煤层法线距离h=0~100m。

其中，在步骤二中，采用爆破致裂法、二氧化碳致裂法、水压致裂法、高能脉冲致裂法对其煤层顶板进行致裂。

通过上述内容可知，本发明的顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法有益效果是：

本发明解决煤层采掘施工之前对煤层瓦斯进行高效抽放的问题，能够扩大煤层瓦斯压力的卸压空间，提高采煤工作面顶板裂隙发育程度，有利于煤层瓦斯的释放，进而提高煤层工作面沿走向瓦斯抽放巷的抽放效率，对矿井安全生产和瓦斯抽放具有重要的意义；通过在煤层顶板施工沿走向瓦斯抽放巷，并沿瓦斯抽放巷每隔一段距离，在其两侧施工抽放钻孔，采用致裂方法对煤层及其顶板致裂，对煤层瓦斯压力卸压，促进煤层瓦斯释放，实现对未采掘扰动煤层瓦斯的高效抽放；本顶板致裂能够促进煤层瓦斯解析，提高煤层顶板裂隙的发育率，提高瓦斯抽放巷瓦斯抽放的效果，进而为煤矿采掘的安全生产提供可靠保障；本方法现场应用程序简单，操作方便，成本低廉，成功率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明中沿走向瓦斯抽放巷与抽放孔钻场沿走向布置垂剖图；

图2是本发明中沿走向瓦斯抽放巷俯视平面图。

图3是本发明中抽放孔钻场垂直剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

如图1至图3所示的一种顶板扩裂高效抽放瓦斯的方法，按照如下步骤进行:

注浆前准备工作，将钻孔设备、致裂介质材料（炸药、水、二氧化碳或其它高能材料）、真空吸污泵运输到需要进行测定的点，然后设备的安装；

走向瓦斯抽放巷位置：在距煤层法线距离h=0～100m位置，沿煤层走向布置用于抽放瓦斯的抽放巷，走向瓦斯抽放巷宽b=3.0～5.0m，高h=2.0～3.5m；

抽放孔钻场：在煤层沿走向瓦斯抽放巷施工完成之后，将抽放孔钻场沿高抽巷两侧外布置，布置间距l=2.0～80.0m，抽放孔钻场宽b=3.0～5.0m，长l=0～5.0m；

抽放钻孔布置：在沿煤层走向抽放巷两侧外的抽放孔钻场内施工俯斜抽放钻孔，钻孔数为1～10个，内侧钻孔距抽放孔钻场内帮垂直距离0.5～5.0m，外侧钻孔距抽放巷的巷帮垂直距离0.5m；

抽放钻孔：在抽放孔钻场内施工俯斜抽放钻孔，俯斜抽放钻孔直径φ=60~150mm，俯斜抽放钻孔与煤层倾向层面夹角θ=5°~90°，俯斜抽放钻孔施工开孔位置距煤层法线距离h=0~100m；

煤层顶板致裂方法：在抽放钻孔下部煤层内及煤层与顶板接触处0～10m的范围内，可选择爆破致裂法、二氧化碳致裂法、水压致裂法、高能脉冲致裂法；

还包括准备工作：将钻凿俯斜钻孔所用的材料和钻孔设备按照要求运送到选定的测点位置，然后进行钻孔；

在钻孔时，俯斜致裂钻孔距煤层的法线长度为0~100m，钻孔轴线与煤层倾向层面夹角θ=5°~90°，并在钻孔完成后，用真空吸污泵清理干净浮岩钻屑；

在俯斜钻孔致裂前，对煤层顶板岩层物理力学参数进行测定；通过采取岩样开展实验室试验的方法,采用钻探仪进行钻孔测试,查明煤层顶板岩层赋存及其层理、裂隙发育情况，获取工作面顶板的岩性及相应的物理力学参数，通过对工作面围岩地质力学测试,为之后的致裂获得科学、可靠的数据；

在完成俯斜钻孔致裂作业后，负压通风排放钻孔致裂作业后产生的瓦斯；

具体的对松软致裂煤体进行瓦斯测定时，沿走向瓦斯抽放巷位置的选择、顶板抽放孔钻场的设计、顶板抽放钻孔参数的设计三项程序按照先后逐个进行，不能交叉；抽放钻孔施工完成，装填完成致裂介质之后，进行致裂，致裂工作结束之后，及时负压通风抽放致裂孔释放的瓦斯。

本发明解决煤层采掘施工之前对煤层瓦斯进行高效抽放的问题，能够扩大煤层瓦斯压力的卸压空间，提高采煤工作面顶板裂隙发育程度，有利于煤层瓦斯的释放，进而提高煤层工作面沿走向瓦斯抽放巷的抽放效率，对矿井安全生产和瓦斯抽放具有重要的意义；本发明采用顶板俯斜抽放钻孔致裂方法，该方法包括沿走向瓦斯抽放巷位置的选择、顶板抽放孔钻场的设计、顶板抽放钻孔参数的设计三项程序，三项程序顺序进行，保证顶板致裂的效果，提高工作面沿走向瓦斯抽放巷瓦斯抽放效率；本顶板扩裂方法能够扩大煤层瓦斯压力的卸压范围，提高采煤工作面顶板裂隙发育程度，有利于煤层瓦斯的释放，进而提高煤层工作面沿走向瓦斯抽放巷的抽放效率，为采煤工作面的安全生产提供保障；本顶板扩裂方法程序简单，操作方便，成本低廉，成功率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。