專利名稱：三位立體分源卸壓瓦斯治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，尤其適用于鄰近煤層瓦斯含量 大、卸壓后大量釋放而造成保護層工作面瓦斯超限的治理。
背景技術(shù)：
我國煤層埋藏普遍較深，因此95%左右的礦井都采用井工開采。同時煤層普遍具 有，地應(yīng)力高、煤質(zhì)松軟、透氣性低、瓦斯不易抽放的特點，煤層內(nèi)瓦斯在開采之前不能被順 利抽采，致使在工作面回采過程中瓦斯大量釋放造成瓦斯超限，或者煤層的突出危險性不 能被消除，從而給煤礦安全生產(chǎn)造成危險，同時制約礦井的產(chǎn)能。在煤層群的條件下，開采 保護層為最有效的區(qū)域瓦斯治理措施，其中開采上保護層為首選措施。由于下覆被保護層 在保護層開采過程中卸壓而釋放大量瓦斯，煤層間距較近時尤為顯著，瓦斯通過裂隙通道 進入保護層工作面，從而導(dǎo)致保護層工作面瓦斯大量超限。由于采空區(qū)漏風(fēng)的特點，上隅角 瓦斯最容易超限。由于保護層開采之后，下覆煤巖地應(yīng)力將被大大釋放，產(chǎn)生大量次生裂隙，從而下 被保護層的瓦斯解吸釋放，并通過裂隙涌入到保護層工作面，加之采空區(qū)漏風(fēng)的特點，風(fēng)流 將卸壓瓦斯帶入上隅角，造成上隅角瓦斯超限。而保護層上覆圍巖在保護層開采之后將有 規(guī)律的垮落，從而衍生大量裂隙，為透氣性極好的瓦斯儲集區(qū)域。下被保護層的大量卸壓瓦 斯將會向上穿過保護層而進入上覆圍巖頂板裂隙區(qū)，而儲存在其中，在采空區(qū)周期來壓時， 采空區(qū)內(nèi)頂板裂隙區(qū)將受到擠壓，而導(dǎo)致瓦斯涌入保護層工作面，造成瓦斯超限。為此需要 對頂板裂隙區(qū)內(nèi)的瓦斯進行抽放治理。在上保護層開采的條件下，必須要從多角度實施瓦斯立體式治理需要對下被保 護層的卸壓瓦斯實施攔截，也需要排放采空區(qū)上隅角瓦斯，同時還需要抽采采空區(qū)頂板裂 隙區(qū)內(nèi)的瓦斯，現(xiàn)場急需針對這種條件下的卸壓瓦斯治理措施。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中存的問題，提供一種三位立體分源卸 壓瓦斯治理方法，可在近距離煤層群上保護層開采技術(shù)條件下，通過上保護層開采條件下 的裂隙區(qū)分布，針對不同瓦斯來源進行有針對性的瓦斯治理，從而減小保護層工作面瓦斯 超限，改善工作面條件，實現(xiàn)保護層工作面的安全開采。技術(shù)方案本發(fā)明的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，包括如下步驟
a.在采煤工作面的回風(fēng)巷道外側(cè)施工一條與其相平行的瓦斯抽放巷道；
b.從瓦斯抽放巷道向采煤工作面切眼前方的未采區(qū)域的頂板裂隙帶方向施工仰角鉆 孔，直至穿過頂板裂隙帶，并向底板裂隙帶方向施工穿過被保護層的俯角鉆孔，直至穿過底 板裂隙帶，將施工的各孔連接瓦斯抽放管路進行瓦斯抽放；
C、隨著采煤工作面的不斷推進，不斷從瓦斯抽放巷道向采煤工作面切眼后方的采空區(qū) 施工采空區(qū)鉆孔，并連接瓦斯抽放管路，通過閥門控制進行瓦斯抽放，直至采煤工作面回采結(jié)束。所述的瓦斯抽放巷道與回風(fēng)巷道的距離為3 8m ；仰角鉆孔的仰角為30飛0° ；俯 角鉆孔的俯角為15 70° ；施工采空區(qū)鉆孔到采煤工作面切眼的距離小于15m。有益效果本發(fā)明通過分析保護層開采后裂隙場的分布規(guī)律，采用三位立體分源 卸壓瓦斯治理方法，從開設(shè)的瓦斯抽放巷道施工底板鉆孔，對下被保護層卸壓后上浮的瓦 斯實施攔截，阻止一部分卸壓瓦斯繼續(xù)向上浮動；同時采用采空區(qū)鉆孔，改變采空區(qū)風(fēng)流的 流動方向，阻止卸壓瓦斯從采空區(qū)上隅角涌出；從瓦斯抽放巷道向頂板裂隙帶方向施工高 位鉆孔，抽放進入頂板裂隙帶的瓦斯，阻礙這部分瓦斯在頂板周期來壓或在自身擴散等條 件下進入保護層工作面，造成上隅角瓦斯超限。由于瓦斯治理的措施根據(jù)裂隙場和瓦斯流 動場的流動規(guī)律設(shè)計，因此可以抽放大量卸壓瓦斯，確保卸壓瓦斯被提前抽放，減少流入采 煤工作面而造成瓦斯超限。在現(xiàn)場具體使用的過程中可根據(jù)實際條件靈活調(diào)整抽放鉆孔的 數(shù)量，可以抽放超過70%的瓦斯，基本杜絕上隅角瓦斯超限，提高采煤速度30%以上。在保 護層開采卸壓瓦斯治理中，特別是在保護層開采厚度小于1. 3m以下的薄煤層條件下，且上 隅角瓦斯容易超限的條件下，可減小保護層工作面的瓦斯超限，改善工作面條件，實現(xiàn)保護 層工作面的安全開采，具有廣泛的實用性。


圖1是本發(fā)明的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法示意圖。圖2是圖1的A-A剖面圖。圖中1-仰角鉆孔；2-采空區(qū)鉆孔；3-俯角鉆孔；4-冒落帶；5-回風(fēng)巷道；6-頂板 裂隙帶；7-原始應(yīng)力區(qū)；8-保護層；9-進風(fēng)巷道；10-采空區(qū)；11-底板裂隙帶；12-被保護 層；13-采區(qū)回風(fēng)巷道；14-工作面切眼；15-瓦斯抽放巷道；16-采區(qū)進風(fēng)巷道；17-未采區(qū) 域；18-煤柱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖中對本發(fā)明的實施例作進一步的描述
本實施例以被保護層12在保護層8下部情況的瓦斯治理方法為例，如圖2所示。在煤 層群條件下，選擇無煤與瓦斯突出危險性或煤與瓦斯突出危險性較小的煤層首先開采，先 開采的煤層叫保護層8，保護層8開采之后鄰近煤層突出危險性消除或降低的煤層稱為被 保護層12，被保護層12有出現(xiàn)在保護層8上部的，也有出現(xiàn)在保護層8下部的。圖1所示，本發(fā)明的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，首先在保護層8內(nèi)的工作面 準(zhǔn)備完成之后，風(fēng)流從采區(qū)進風(fēng)巷道16進入進風(fēng)巷道9，并流入工作面切眼14，之后經(jīng)回風(fēng) 巷道5流入采區(qū)回風(fēng)巷道13，形成通風(fēng)系統(tǒng)。在采煤工作面的未采區(qū)域17靠近回風(fēng)巷道5 外側(cè)留設(shè);T8m煤柱18，并施工一條瓦斯抽放巷道15，其長度不能小于回風(fēng)巷道5，兩條巷道 平行；瓦斯抽放巷道15與回風(fēng)巷道5的距離為3 8m ；在工作面回采之后，在工作面切眼14 后方采空區(qū)10的上方由于巖體移動不同，依次會出現(xiàn)冒落帶4、頂板裂隙帶6和原始應(yīng)力區(qū) 7，采空區(qū)10下方煤巖體也將依次出現(xiàn)底板裂隙帶11和原始應(yīng)力區(qū)7。在采煤工作面切眼 14前方，從瓦斯抽放巷15頂部向未采區(qū)域17內(nèi)的頂板裂隙帶6方向施工仰角為3(Γ60° 的仰角鉆孔1，直至穿過頂板裂隙帶6，并向瓦斯抽放巷15底部的底板裂隙帶11方向施工穿過被保護層12的俯角鉆孔3，直至穿過底板裂隙帶11，將施工的各孔連接瓦斯抽放管路 進行瓦斯抽放，俯角鉆孔3的俯角為15 70°，通過采用俯角鉆孔3抽放被保護層12卸壓釋 放的瓦斯，起到隔斷作用，阻止卸壓瓦斯流入保護層8的工作面切眼14 ；通過采空區(qū)鉆孔2 抽放采空區(qū)瓦斯，迫使風(fēng)流在采空區(qū)10內(nèi)流動方向發(fā)生改變，致使部分風(fēng)流通過采空區(qū)鉆 孔2被排放，阻止風(fēng)流從采空區(qū)10攜帶瓦斯流入上隅角，減少上隅角瓦斯涌出量；通過仰角 鉆孔1抽放儲集在頂板裂隙帶內(nèi)的瓦斯，阻礙這部分瓦斯在頂板周期來壓或在自身擴散等 條件下進入保護層工作面，造成上隅角瓦斯超限。當(dāng)煤層間距比較小，如5m左右時，可以選 俯角為15°，隨著煤層間距的增大，俯角也逐漸增大，最大俯角為70° ；隨著采煤工作面的 不斷推進，不斷從瓦斯抽放巷道15向采煤工作面切眼14后方的采空區(qū)10施工采空區(qū)鉆孔 2，施工采空區(qū)鉆孔2到采煤工作面切眼14的距離小于15m，并使采空區(qū)鉆孔2穿過煤柱18 進入采空區(qū)，在采空區(qū)鉆孔2內(nèi)安裝瓦斯抽放管，并連接瓦斯抽放管路，通過閥門控制進行 瓦斯抽放，直至采煤工作面回采結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，其特征在于包括如下步驟a.在采煤工作面的回風(fēng)巷道(5)外側(cè)施工一條與其相平行的瓦斯抽放巷道(15)；b.從瓦斯抽放巷道(15)向采煤工作面切眼(14)前方的未采區(qū)域(17)的頂板裂隙帶 (6)方向施工仰角鉆孔(1)，直至穿過頂板裂隙帶(6)，并向底板裂隙帶(11)方向施工穿過 被保護層(12)的俯角鉆孔(3)，直至穿過底板裂隙帶(11)，將施工的各孔連接瓦斯抽放管 路進行瓦斯抽放；c.隨著采煤工作面的不斷推進，不斷從瓦斯抽放巷道(15)向采煤工作面切眼(14)后 方的采空區(qū)(10)施工采空區(qū)鉆孔(2)，并連接瓦斯抽放管路，通過閥門控制進行瓦斯抽放， 直至采煤工作面回采結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，其特征在于所述的瓦斯 抽放巷道(15)與回風(fēng)巷道(5)的距離為3 8m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，其特征在于所述仰角鉆 孔(1)的仰角為30 60° ；俯角鉆孔(3)的俯角為15 70°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，其特征在于所述的施工 采空區(qū)鉆孔(2)到采煤工作面切眼(14)的距離小于15m。
全文摘要
一種三位立體分源卸壓瓦斯治理方法，在采煤工作面的回風(fēng)巷道外側(cè)施工一條與其相平行的瓦斯抽放巷道；從瓦斯抽放巷道向采煤工作面切眼前方未采區(qū)域的頂板裂隙帶方向施工仰角鉆孔，直至穿過頂板裂隙帶，并向底板裂隙帶方向施工穿過被保護層的俯角鉆孔，直至穿過底板裂隙帶，將施工的各孔連接瓦斯抽放管路進行瓦斯抽放；隨著采煤工作面的不斷推進，不斷從瓦斯抽放巷道向采煤工作面切眼后方的采空區(qū)施工采空區(qū)鉆孔，連接瓦斯抽放管路進行瓦斯抽放，直至采煤工作面回采結(jié)束。通過對巷道頂?shù)椎难鼋歉┙倾@孔抽放被保護層卸壓釋放的瓦斯，起到隔斷作用，阻止卸壓瓦斯流入保護層工作面；阻止大量風(fēng)流從采空區(qū)攜帶瓦斯流入上隅角，減少上隅角瓦斯涌出量。
文檔編號E21F7/00GK102094669SQ201010604329
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者姜永明, 屈永安, 師永貴, 李建民, 楊威, 林柏泉, 趙武強 申請人:中國礦業(yè)大學(xué), 陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司