一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法 |
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| 申请号 | CN201510824251.6 | 申请日 | 2015-11-24 | 公开(公告)号 | CN105484790A | 公开(公告)日 | 2016-04-13 |
| 申请人 | 中国矿业大学; | 发明人 | 胡国忠; 许家林; 秦伟; 朱怡然; 何文瑞; 孙邈; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种穿层钻孔间隔注 水 促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，在采 煤 工作面超前支承压 力 的影响范围内，间隔选取 底板 岩巷的部分瓦斯抽采钻孔进行高压注水，利用高压水对 煤层 瓦斯的驱替作用和采煤工作面超前支承压力卸压段煤层瓦斯的卸压增流效应，促使与注水钻孔邻近的瓦斯抽采钻孔强化抽采超前卸压瓦斯；并利用采煤工作面超前支承压力的影响范围内煤体裂隙比较发育的特征使得高压水充分渗入煤体，消除煤体内原生煤尘的飞扬能力，降低煤尘的产生量，促进工作面降尘，解决高瓦斯工作面超前卸压瓦斯抽采与煤层注水降尘不能同时兼顾的两难问题，既实现了工作面超前卸压瓦斯的抽采，又实现了工作面有效降尘的目标。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，其特征在于：包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法技术领域背景技术[0002] 对于高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井，按照有关煤层瓦斯灾害防治的法律法规的要求，必须对煤层瓦斯进行一定时间的预抽，以降低煤层的瓦斯含量，保障采煤工作面的安全开采。其中，在工作面开采之前，在煤层内布置大量钻孔预抽煤层瓦斯是高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井防治瓦斯灾害的有效方法之一。 [0003] 然而，一些高瓦斯矿井采用综放开采方法进行采煤，采煤工作面在生产过程中存在工作面空间和回风巷煤尘污染的问题，这不仅会给煤矿的安全生产造成威胁，也会对工作面作业职工的身体健康造成损害，因此，矿井必须采取有效措施降低工作面空间及回风巷的煤尘污染，改善工作面采煤职工的工作环境。通过在煤层内布置钻孔进行煤层注水湿润煤体是降低工作空间煤尘污染的有效措施。但是，在工作面开采之前，煤层透气性低，煤层注水速度较慢，因此需要提前在煤层中布置钻孔进行注水。然而，对于这些高瓦斯矿井而言，工作面煤层内已布置了大量瓦斯抽采钻孔，且瓦斯抽采工作需要持续工作面整个开采过程，因此，造成了煤层注水在时间上和空间上无法实现。 [0004] 由此可见，对于高瓦斯工作面而言，在实际生产过程中，如果工作面进行煤层注水降尘，工作面将不能预先抽采本煤层瓦斯，存在煤层瓦斯抽采与煤层注水降尘的矛盾。因此，如何在时间上和空间上同时兼顾工作面的瓦斯抽采与煤层注水降尘，就成为了高瓦斯矿井煤层开采过程中急需解决的重大技术难题。 发明内容[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，消除煤体内原生煤尘的飞扬能力，降低煤尘的产生量，促进工作面降尘，解决高瓦斯工作面超前卸压瓦斯抽采与煤层注水降尘不能同时兼顾的两难问题，既实现了工作面超前卸压瓦斯的抽采，又实现了工作面有效降尘的目标。 [0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： [0007] 一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，在采煤工作面超前支承压力的影响范围内，间隔选取底板岩巷的部分瓦斯抽采钻孔进行高压注水，利用高压水对煤层瓦斯的驱替作用和采煤工作面超前支承压力卸压段煤层瓦斯的卸压增流效应，促使与注水钻孔邻近的瓦斯抽采钻孔强化抽采超前卸压瓦斯；并利用煤工作面超前支承压力的影响范围内煤体裂隙比较发育的特征使得高压水充分渗入煤体，消除煤体内原生煤尘的飞扬能力，降低煤尘的产生量，促进工作面降尘，解决高瓦斯工作面超前卸压瓦斯抽采与煤层注水降尘不能同时兼顾的两难问题，既实现了工作面超前卸压瓦斯的抽采，又实现了工作面有效降尘的目标。该方法具体包括如下步骤： [0008] (1)根据煤矿实际情况，按照规章制度设计布置采煤工作面及生产系统； [0009] (2)根据采煤工作面的开采技术条件，确定底板岩巷相邻两个穿层钻孔的终孔间距D(一般3～5m)；然后在底板岩巷内距离工作面煤壁D1(一般3～5m)距离开始，沿采煤工作面走向方向向煤层施工若干组穿层钻孔，穿层钻孔垂直于采煤工作面和底板岩巷的走向方向；同时布置瓦斯抽采管路，并使得瓦斯抽采管路与矿井瓦斯抽采总管路相连，连接穿层钻孔与瓦斯抽采管路，并对煤层瓦斯进行预抽； [0010] (3)采用现场实测或数值模拟的方法，获得采煤工作面开采后煤体支承压力的分布规律，确定采煤工作面超前支承压力的影响范围L；同时在底板岩巷内布置高压注水系统，并使得高压注水系统与矿井给水总系统相连； [0011] (4)在采煤工作面超前支承压力的影响范围L内，沿采煤工作面走向方向间隔选择出穿层钻孔作为注水钻孔，解除注水钻孔与瓦斯抽采管路的连接，而将注水钻孔与高压注水系统相连；根据采煤工作面煤体软硬程度和采煤工作面超前支承压力大小确定高压注水系统的注水压力(一般4～10MPa)； [0012] (5)将在采煤工作面超前支承压力的影响范围L内未选作注水钻孔的穿层钻孔作为采煤工作面超前卸压瓦斯的强化瓦斯抽采钻孔，将在采煤工作面超前支承压力的影响范围L外的穿层钻孔作为普通瓦斯抽采钻孔，将强化瓦斯抽采钻孔和普通瓦斯抽采钻孔统称为瓦斯抽采钻孔，保持瓦斯抽采钻孔与瓦斯抽采管路的连接； [0013] (6)采煤工作面开始回采，综合利用注水钻孔的高压水对煤层瓦斯的驱替作用和采煤工作面超前支承压力卸压段煤层瓦斯的卸压增流效应，强化与注水钻孔相邻的瓦斯抽采钻孔的超前卸压瓦斯抽采；同时利用采煤工作面超前支承压力的影响范围L内煤体裂隙比较发育的特征，使注水钻孔的高压水充分渗入煤体，水分湿润煤体内的原生煤层，致其失去飞扬的能力，降低采煤工作面开采时煤尘的产生量。 [0014] 有益效果：本发明提供的穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，充分利用采煤工作面超前支承压力卸压段煤层瓦斯的卸压增流效应和采煤工作面超前支承压力的影响范围内煤体裂隙比较发育的特征，解决了高瓦斯工作面超前卸压瓦斯抽采与煤层注水降尘不能同时兼顾的两难问题，既提高了采煤工作面本煤层瓦斯抽采率，减少采煤工作面发生瓦斯超限的机会，又在较短注水时间内降低了采煤工作面空间的煤尘含量，为矿井实现安全、高效开采与保障煤矿作业人员身体健康提供了保障。附图说明 [0015] 图1为本发明的间隔钻孔注水促进本煤层超前卸压瓦斯抽采与工作面降尘的钻孔布置平面示意图； [0016] 图2为图1中的Ⅰ-Ⅰ向剖面示意图； [0017] 图3为图1中的Ⅱ-Ⅱ向剖面示意图； [0018] 图中：1、注水钻孔，2、瓦斯抽采钻孔，3、底板岩巷，4、进风顺槽，5、回风顺槽，6、工作面煤壁。 具体实施方式[0019] 下面结合附图和一个试验实例(阳煤集团新元煤矿310205工作面)对本发明作更进一步的说明。 [0020] 一种穿层钻孔间隔注水促进瓦斯抽采与工作面降尘的方法，包括如下步骤： [0021] (1)根据新元煤矿310205工作面实际情况，按照规章制度设计布置采煤工作面及生产系统，工作面面长为240m； [0022] (2)根据新元煤矿310205工作面的开采技术条件，确定沿底板岩巷方向相邻两个穿层钻孔的终孔间距D＝5m；然后在底板岩巷内距离工作面煤壁D1＝5m距离开始，沿采煤工作面走向方向向煤层施工若干组穿层钻孔，穿层钻孔垂直于采煤工作面和底板岩巷的走向方向；同时布置瓦斯抽采管路，并使得瓦斯抽采管路与矿井瓦斯抽采总管路相连，连接穿层钻孔与瓦斯抽采管路，并对煤层瓦斯进行预抽； [0023] (3)采用现场实测的方法，获得新元煤矿310205工作面开采后煤体支承压力的分布规律，确定310205工作面超前支承压力的影响范围L＝30m，从而确定沿工作面走向方向的注水钻孔为3排、瓦斯抽采钻孔为3排；同时在底板岩巷内布置高压注水系统，并使得高压注水系统与矿井给水总系统相连； [0024] (4)在采煤工作面超前支承压力的影响范围L内，选择靠近工作面煤壁的第2、4和6排的穿层钻孔作为注水钻孔，解除注水钻孔与瓦斯抽采管路的连接，而将注水钻孔与高压注水系统相连；根据采煤工作面煤体软硬程度和采煤工作面超前支承压力大小确定高压注水系统的注水压力为6MPa； [0025] (5)将靠近工作面煤壁的第2、4和6排的穿层钻孔作为310205工作面超前卸压瓦斯的强化瓦斯抽采钻孔，将在采煤工作面超前支承压力的影响范围L外的穿层钻孔作为普通瓦斯抽采钻孔，将强化瓦斯抽采钻孔和普通瓦斯抽采钻孔统称为瓦斯抽采钻孔，保持瓦斯抽采钻孔与瓦斯抽采管路的连接； [0026] (6)采煤工作面开始回采，综合利用注水钻孔的高压水对煤层瓦斯的驱替作用和采煤工作面超前支承压力卸压段煤层瓦斯的卸压增流效应，强化与注水钻孔相邻的瓦斯抽采钻孔的超前卸压瓦斯抽采；同时利用采煤工作面超前支承压力的影响范围L内煤体裂隙比较发育的特征，使注水钻孔的高压水充分渗入煤体，水分湿润煤体内的原生煤层，致其失去飞扬的能力，降低采煤工作面开采时煤尘的产生量。 [0027] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。 |
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