專利名稱：綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法
技術領域：
本發明涉及煤礦安全領域，具體涉及一種綜放工作面抽放瓦斯的方法。
背景技術：
近年來，隨著放頂煤開采技術和裝備水平的提升，綜放工作面煤炭產量逐年提高。綜放工作面落煤強度增大，瞬間瓦斯涌出量成倍增長，特別是特厚煤層大采高綜放工作面開采時，由于煤層一次采出厚度大，與普通綜放面相比，工作面采動影響范圍擴大、原有的瓦斯空間分布發生較大的變化，瓦斯涌出極不均衡，導致工作面回風瓦斯和上隅角瓦斯超限，如果采用的治理技術不當，極易發生瓦斯爆炸事故，造成重大人員傷亡。因此，瓦斯超限問題嚴重地制約綜放工作面高強度開采煤炭優勢的發揮，造成巨大的經濟浪費。目前所采用的頂板高抽巷封閉抽放采空區瓦斯技術方法，以高抽巷尾部構筑封堵墻的瓦斯綜合治理技術方式，瓦斯治理成本過高。
發明內容
本發明的目的是為了降低瓦斯治理中存在的成本高的問題，提供一種綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是
綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在頂板裂隙帶內，水平方向上布置在回風巷內錯30-50m距離的范圍內。頂板大直徑鉆孔抽采瓦斯的關鍵技術就是鉆孔布置參數的確定，確切地說就是確定瓦斯的最優匯集區域，這個匯集區域必須具備4個基本特征
1)匯集區域所在巖層的層位必須在長時間內穩定存在，保證具有相當長的瓦斯抽采時
間
2)具有穩定的高瓦斯濃度，成為采場范圍內的一個“瓦斯庫”，能保證較高的瓦斯抽采
率；
3)在采動影響下會產生一定的裂隙通道，能使臨近層等較大范圍處的瓦斯可以源源不斷地進入；
4)產生的裂隙通道不能過度暢通，以防大量空氣進入，降低抽采濃度和抽采效率。根據礦山巖層移動理論，采場上覆巖層在回采工作面采動以后，可以形成冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶(“豎三帶”)。沿工作面的推進方向又分為煤壁支撐影響區、離層區、重新壓實區(“橫三區”)。根據有關“0”形圈和關鍵層的相關理論分析可知，瓦斯匯集的最優匯集區域位于“豎三帶”的裂隙帶和“橫三區”的離層區內。因此，主要解決“上隅角”瓦斯濃度超限的高抽鉆孔應位于“0”形圈靠近回風巷側的裂隙帶；主要抽采鄰近層瓦斯、采空區瓦斯的頂板裂隙鉆孔應位于“0”形圈內部的裂隙帶，如此布置，方可體現鉆孔抽放的最大效率。
本發明改變傳統的高成本抽放模式，以鉆孔抽放代替傳統的巷道抽放模式，從而大大降低了煤礦生產成本。
圖1為塔山礦8208工作面鉆孔抽放平示意圖。圖2為塔山礦8208工作面鉆孔抽放剖面示意圖(a)。圖3為塔山礦8208工作面鉆孔抽放剖面示意圖(b)。圖4為頂板走向長鉆孔抽放系統。
具體實施例方式本發明所述的綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在頂板裂隙帶內，水平方向上布置在距回風巷30-50m距離范圍內。以同煤集團塔山礦8208綜采工作面為例，對本發明要求保護的技術方案做具體說明。根據8208工作面開采以來瓦斯涌出量的現場數據統計，可知工作面絕對瓦斯涌出量在20-50 m3 / min范圍之間。正常回采時絕對瓦斯涌出量在25 m3 / min左右，但是在工作面來壓期間或機組割尾及移架放煤時，瞬間絕對瓦斯涌出量達到45 m3 / min以上
甚至更高。在8208工作面瓦斯涌出量的組成部分中，采空區涌出所占比重較高，尤其在工作面來壓或尾部放煤時，采空區瓦斯涌出量占工作面涌出量的比重達到80%以上，因此，解決采空區瓦斯是治理8208工作面瓦斯的關鍵。目前8208工作面配風量為2800m3 / min，平均風排瓦斯量為7 m3 / min，抽放瓦斯量為23 m3 / min。通過利用千米鉆機施工工作面頂板走向長鉆孔，若能抽出15 m3 /min以上的瓦斯，將從根本上解決頂板高抽巷濃度較高以及工作面尾部放煤時瓦斯超限的問題。I)鉆孔位置確定
(I)鉆孔垂直位置確定
合理的鉆孔布置層位是頂板走向長鉆孔抽采瓦斯成敗的關鍵，合理層位的確定需要考慮2個因素
(a)鉆孔必須布置在裂隙帶內，最好位于其中上部位，不可太高或太低，以保證一定的瓦斯濃度和抽采量，又可避免鉆孔因巖石的劇烈移動而造成切斷、破壞導致抽采失敗。(b)布孔層位的巖石性質應盡量選擇中硬巖層，避免鉆孔布置在泥巖、頁巖、煤層等軟弱巖層，這樣可減少因塌孔而導致鉆孔的堵塞。根據工作面實際條件，計算得出8208工作面采空區冒落帶高度約為34 m，約為工作面煤層厚度的3倍。若以煤層頂板為準，則可以認為煤層頂板以上22m為冒落帶區域，再往上則為裂隙帶。各方面綜合考慮，設計在垂直方向距工作面煤層頂板30m和40m兩個層位均布置鉆孔。2)鉆孔水平位置確定根據采空區上覆巖層運動及瓦斯運移的理論分析和通風因素對瓦斯流動的影響，結合工作面采空區垮落情況的分析預測，設計在8208工作面水平方向距回風巷30m、40 m、50m處分別布置鉆孔。鉆孔布置示意圖見圖1、圖2、圖3所示。3)鉆孔數量布置
根據塔山礦8208工作面瓦斯涌出特點及上文關于采空區瓦斯運移規律的分析，結合鉆孔施工時間及施工能力，決定鉆場內布置5個鉆孔。4)鉆場布置
為確保工作面推進過來時，鉆孔施工及抽放系統布置能及時到位，開始抽放，實驗鉆場設計在5208巷回風繞道。5)鉆孔施工參數表 表1:鉆孔施工參數表
權利要求
1.綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法，其特征是沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在裂隙帶內，水平方向上布置在距回風巷30-50m距離范圍內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于鉆孔長度為800m，鉆孔直徑為96mm。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于鉆孔的布孔層位選擇中硬巖層。
全文摘要
本發明公開了一種綜放工作面頂板走向長鉆孔抽放采空區瓦斯方法，沿煤層頂板走向鉆孔抽采瓦斯，鉆孔在垂直方向上布置在裂隙帶內，水平方向上布置在距回風巷30-50m距離范圍內。鉆孔長度為800m，鉆孔直徑為96mm。鉆孔的布孔層位選擇中硬巖層。本發明改變了傳統的高成本抽放模式，以鉆孔抽放代替傳統的巷道抽放模式，從而大大降低了煤礦生產成本。
文檔編號E21F7/00GK103016047SQ201210554570
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者于斌, 李淵, 楊智文, 孟凡龍, 閆志義, 郭萬忠, 高宇平, 楊鑫春, 趙君, 李軍, 丁錄仕 申請人:大同煤礦集團有限責任公司