一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，它包括巖巷，所述巖巷內部有垂直開挖的掘進面，所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為15m的地方鉆有一號前探鉆孔；所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為10m的地方鉆有二號前探鉆孔；所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為5m的地方鉆有三號前探鉆孔；所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為2m的掘進面采用斜面結構，所述斜面結構上鉆有多行、多列排放孔，排放孔規律的布置在斜面結構上。采用本系統進行揭煤，可使揭煤工序簡單、施工方便、成本較低。
【專利說明】
一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種緩傾斜煤層石門揭煤的防突系統，尤其是適用于地質條件較復雜、圍巖不穩定，且礦井技術水平不高的小型礦井的石門揭煤防突。
【背景技術】
[0002]為保障礦山的安全生產，實現礦山的可持續發展，需掘進一系列具有一定功能的水平巷道，例如:主平硐、回風平硐、回風石門、運輸石門及排水石門等。有些水平巷道布置在礦體內或礦體外，有些水平巷道的布置需與礦體的走向垂直或斜交。這些與礦體走向垂直或斜交的水平巖石巷道稱為石門。在煤礦石門掘進過程中不可避免的要穿過煤層。煤層中含游離態及吸附態的瓦斯，有的煤層瓦斯含量低，有的煤層瓦斯含量高且具有一定的壓力，當瓦斯壓力達到一定值后將被認定為突出煤層，在突出煤層進行石門掘進時極易發生突出事故。
[0003]煤與瓦斯突出是煤炭地下采掘工程中產生的一種強烈的復雜動力現象，煤與瓦斯突出一旦發生，將在米掘工作面內以極短的時間內噴出大量的煤與瓦斯，同時產生的沖擊波能摧毀采掘設備，破壞通風系統，作業人員可能被掩埋和瓦斯窒息死亡的危險。目前關于石門煤與瓦斯突出防治的技術措施主要有:瓦斯超前探測及監測、瓦斯抽放、金屬骨架加固圍巖體。
[0004](I)瓦斯超前探測及監測
[0005]按照行業規定，在有突出危險區域施工石門時需進行超期探測，同時對空氣中的瓦斯含量進行監測。通過超期探測可對煤層的賦存情況、瓦斯壓力等進行探測;對空氣中瓦斯的含量的監測可及時掌握瓦斯的涌出情況，這對瓦斯突出起到預測預報的作用。但需與防突措施有機結合，才能有效防止石門揭煤過程中的煤與瓦斯的突出。
[0006](2)施工專用的瓦斯抽放巷來進行防突
[0007]通過在煤層底板中施工專用的瓦斯抽放巷，最大限度地實現煤層中瓦斯的排放，使瓦斯壓力降低，從而有效預防石門揭煤時的突出事故。但此技術需在巖層中施工瓦斯抽放巷，存在工期長、造價高的現象；
[0008](3)采用金屬骨架加強圍巖體的支護
[0009]在石門揭煤時，通過采用金屬骨架加強巷道圍巖體的支護，可較好地維持圍巖穩定。但由于金屬骨架和圍巖體之間沒有粘結在一起，致使金屬骨架抵抗圍巖體變形的效果不理想。
[0010]這些技術措施在防治煤與瓦斯突出方面起到了很好的效果，這些技術適用于技術裝備水平高的大中型礦井，同時對煤巖體的賦存條件、地質條件要求較高。不適用于地質條件較復雜且技術水平不高的小型礦井。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種適合地質條件較復雜、具有突出危險的小型礦井的石門揭煤的防突系統，采用本系統進行揭煤，可使揭煤工序簡單、施工方便、成本較低。
[0012]為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案:一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，它包括巖巷，所述巖巷內部有垂直開挖的掘進面，所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為15m的地方鉆有一號前探鉆孔;所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為1m的地方鉆有二號前探鉆孔;所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為5m的地方鉆有三號前探鉆孔;所述巖巷的掘進方向上距離煤層法線距離為2m的掘進面采用斜面結構，所述斜面結構上鉆有多行、多列排放孔，排放孔規律的布置在斜面結構上。
[0013]所述一號前探鉆孔、二號前探鉆孔和三號前探鉆孔鉆進煤層的深度為0.5m。
[0014]所述一號前探鉆孔和二號前探鉆孔鉆進方向的夾角為5°，所述二號前探鉆孔和三號前探鉆孔平行布置。
[0015]所述排放孔的數量共有43個。
[0016]所述排放孔的長度為30m，孔徑為75mm。
[0017]所述掘進面兩側和頂部排放孔的外輪廓線距離石門的距離至少為6m，掘進面底部排放孔的外輪廓線距離石門的距離至少為3.5m。
[0018]本實用新型有如下有益效果:
[0019]在地質構造較復雜、礦井技術水平不高的小型礦井的石門揭煤的防突技術系統中，包括:施工超前探孔、石門斷面刷面、施工排放孔、瓦斯自然排放及效檢四個主要部分。
[0020]1、在不同位置處施工超前探孔:地質構造較復雜時，在石門不同位置處施工超前探孔，用以準確掌握煤巖的位置關系、煤層賦存狀態、地質構造、瓦斯情況等；當石門離煤層法線距離不足5m且大于2m時，每班掘進前需施工I個探測孔，從而保證巖柱厚度不小于2m。
[0021]2、采用密集排放孔排放瓦斯:施工較多的排放孔進行瓦斯的自然排放，通過密集排放孔實現瓦斯的自然排放。施工設備少、工序簡單、成本低，排放效果較好。
[0022]3、石門斷面刷面采用斜面結構:根據石門在巖層、煤層中圍巖穩定性不同的特點，采取在巖層、煤層中施工不同的斷面形狀及采取不同的支護形式，從而保證石門的穩定性。
[0023]4、超期鉆孔、石門斷面刷面、排放孔、瓦斯自然排放及效檢的防突系統:在以往的揭煤技術中主要集中在在煤體卸壓或煤巖體加固方面，未形成較為完善的防突技術系統。本石門揭煤的防突系統中，把超前鉆孔、石門斷面刷面、密集排放孔及瓦斯自然排放及效檢有機地結合起來，其實用性強，可有效指導小型礦井的石門揭煤。
[0024]5、適用范圍廣:目前的石門揭煤的防突技術適用于技術裝備水平高的大中型礦井，同時對煤巖體的賦存條件、地質條件要求較高。但在地質構造較復雜、技術水平較低的小型礦井，如仍采用這些技術，將出現防突成本高、現場技術力量缺乏的現象，致使防突效果不理想。如采用本系統進行石門揭煤，現場技術人員易掌握，施工方便、防突成本較低。
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]圖1為本實用新型的超前探孔布置斷面結構示意圖。
[0027]圖2為本實用新型的超前探孔布置主視圖。
[0028]圖3為本實用新型的超前探孔布置左視圖。
[0029]圖4為本實用新型的掘進面的斜面結構示意圖。
[0030]圖5為本實用新型的排放孔布置主視圖。
[0031 ]圖6為本實用新型的排放孔布置斷面圖。
[0032]圖7為本實用新型的排放孔布置俯視圖。
[0033]圖中:巖巷1、掘進面2、煤層3、一號前探鉆孔4、二號前探鉆孔5、三號前探鉆孔6、斜面結構7、排放孔8。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0035]如圖1-7所示，一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，它包括巖巷I，所述巖巷I內部有垂直開挖的掘進面2，所述巖巷I的掘進方向上距離煤層3法線距離為15m的地方鉆有一號前探鉆孔4;所述巖巷I的掘進方向上距離煤層3法線距離為1m的地方鉆有二號前探鉆孔5;所述巖巷I的掘進方向上距離煤層3法線距離為5m的地方鉆有三號前探鉆孔6;所述巖巷I的掘進方向上距離煤層3法線距離為2m的掘進面2采用斜面結構7，所述斜面結構7上鉆有多行、多列排放孔8，排放孔8規律的布置在斜面結構上。
[0036]進一步的，所述一號前探鉆孔4、二號前探鉆孔5和三號前探鉆孔6鉆進煤層3的深度為0.5m。
[0037]進一步的，所述一號前探鉆孔4和二號前探鉆孔5鉆進方向的夾角為5°，所述二號前探鉆孔5和三號前探鉆孔6平行布置。
[0038]進一步的，所述排放孔8的數量共有43個。
[0039]進一步的，所述排放孔8的長度為30m，孔徑為75mm。
[0040]進一步的，所述掘進面2兩側和頂部排放孔8的外輪廓線距離石門的距離至少為6m，掘進面2底部排放孔8的外輪廓線距離石門的距離至少為3.5m。
[0041 ]本實用新型的具體施工過程和工藝流程為:
[0042]一、超前探孔
[0043]在掘進過程中，距煤層法線距離為15m、10m、5m的位置處，向煤層3鉆進三個前探鉆孔，鉆孔必須穿透煤層，并進入煤層頂板0.5m;當在距煤層法線距離為2m位置之間掘進時，每班掘進前需施工I個探測孔。
[0044]二、石門斷面刷面
[0045]在掘進過程中，當掘進到距煤層法線距離為2m時，停止掘進工作，把掘進面2刷成斜面結構7。
[0046]三、排放孔
[0047]按照圖5-7中排放孔設計圖施工密集排放孔，排放孔主要參數為:
[0048]1)排放半徑^0.6111，孔徑:(})75臟。
[0049]2)鉆孔長度:30m，鉆孔數量43個。
[0050]3)鉆孔控制范圍:石門兩側和上部輪廓線外至少6m，石門底部至少控制3.5m。
[0051 ]四、瓦斯自然排放及效檢
[0052]瓦斯自然排放一段時間后，按照《防治煤與瓦斯突出規定》的相關要求進行效檢，效檢合格后采用遠距離震動爆破一次性揭穿煤層。
[0053]本實用新型的裝置具體工作原理為:
[0054]1、超前探孔。在掘進工作面距煤層法線距離分別為15米、10米、5米的位置時，向煤層施工3個前探鉆孔，鉆孔必須穿透煤層，并進入煤層頂板0.5米。準確掌握煤巖的位置關系、煤層賦存狀態、地質構造、瓦斯情況等，并詳細作好記錄。
[0055]當巖巷距煤層不足5m且大于2m掘進時，為防止巖巷誤穿煤層，施工單位每班進尺前，必須在巷道頂部正中間打一探測孔，從而保證巖柱厚度不小于2m。
[0056]2、石門斷面刷面。
[0057]3、施工排放孔。采取密集排放鉆孔措施，鉆孔的控制范圍:石門兩側和上部輪廓線外至少6米，石門底部至少控制3.5米。通過密集排放孔實現瓦斯的自然排放。
[0058]4、瓦斯自然排放及效檢。瓦斯自然排放一段時間后，按照《防治煤與瓦斯突出規定》的相關規定進行效檢，效檢合格后，采用遠距離震動爆破一次性揭穿煤層;如不合格，繼續排放直至合格。
[0059]通過上述的說明內容，本領域技術人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改都在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的未盡事宜，屬于本領域技術人員的公知常識。
【主權項】
1.一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:它包括巖巷(I)，所述巖巷(I)內部有垂直開挖的掘進面(2)，所述巖巷(I)的掘進方向上距離煤層(3)法線距離為15m的地方鉆有一號前探鉆孔(4);所述巖巷(I)的掘進方向上距離煤層(3)法線距離為1m的地方鉆有二號前探鉆孔(5);所述巖巷(I)的掘進方向上距離煤層(3)法線距離為5m的地方鉆有三號前探鉆孔(6);所述巖巷(I)的掘進方向上距離煤層(3)法線距離為2m的掘進面(2)采用斜面結構(7)，所述斜面結構(7)上鉆有多行、多列排放孔(8)，排放孔(8)規律的布置在斜面結構上。2.根據權利要求1所述的一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:所述一號前探鉆孔(4)、二號前探鉆孔(5)和三號前探鉆孔(6)鉆進煤層(3)的深度為0.5m。3.根據權利要求2所述的一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:所述一號前探鉆孔(4)和二號前探鉆孔(5)鉆進方向的夾角為5°，所述二號前探鉆孔(5)和三號前探鉆孔(6)平行布置。4.根據權利要求1所述的一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:所述排放孔(8)的數量共有43個。5.根據權利要求4所述的一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:所述排放孔(8 )的長度為30m，孔徑為7 5mm。6.根據權利要求1所述的一種復雜地質條件下石門揭煤的防突系統，其特征在于:所述掘進面(2)兩側和頂部排放孔(8)的外輪廓線距離石門的距離至少為6m，掘進面(2)底部排放孔(8)的外輪廓線距離石門的距離至少為3.5m。
【文檔編號】E21F7/00GK205532692SQ201620334572
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】吳秀儀
【申請人】三峽大學