一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，它包括巖巷，所述巖巷內(nèi)部有垂直開挖的掘進(jìn)面，所述巖巷的掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)方向上距離煤層法線距離為2m的掘進(jìn)面采用斜面結(jié)構(gòu)，所述斜面結(jié)構(gòu)上鉆有多行、多列排放孔，排放孔規(guī)律的布置在斜面結(jié)構(gòu)上。采用本系統(tǒng)進(jìn)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(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種緩傾斜煤層石門揭煤的防突系統(tǒng)，尤其是適用于地質(zhì)條件較復(fù)雜、圍巖不穩(wěn)定，且礦井技術(shù)水平不高的小型礦井的石門揭煤防突。
【背景技術(shù)】
[0002]為保障礦山的安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)礦山的可持續(xù)發(fā)展，需掘進(jìn)一系列具有一定功能的水平巷道，例如:主平硐、回風(fēng)平硐、回風(fēng)石門、運(yùn)輸石門及排水石門等。有些水平巷道布置在礦體內(nèi)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(jìn)過程中不可避免的要穿過煤層。煤層中含游離態(tài)及吸附態(tài)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(dāng)瓦斯壓力達(dá)到一定值后將被認(rèn)定為突出煤層，在突出煤層進(jìn)行石門掘進(jìn)時極易發(fā)生突出事故。
[0003]煤與瓦斯突出是煤炭地下采掘工程中產(chǎn)生的一種強(qiáng)烈的復(fù)雜動力現(xiàn)象，煤與瓦斯突出一旦發(fā)生，將在米掘工作面內(nèi)以極短的時間內(nèi)噴出大量的煤與瓦斯，同時產(chǎn)生的沖擊波能摧毀采掘設(shè)備，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，作業(yè)人員可能被掩埋和瓦斯窒息死亡的危險。目前關(guān)于石門煤與瓦斯突出防治的技術(shù)措施主要有:瓦斯超前探測及監(jiān)測、瓦斯抽放、金屬骨架加固圍巖體。
[0004](I)瓦斯超前探測及監(jiān)測
[0005]按照行業(yè)規(guī)定，在有突出危險區(qū)域施工石門時需進(jìn)行超期探測，同時對空氣中的瓦斯含量進(jìn)行監(jiān)測。通過超期探測可對煤層的賦存情況、瓦斯壓力等進(jìn)行探測;對空氣中瓦斯的含量的監(jiān)測可及時掌握瓦斯的涌出情況，這對瓦斯突出起到預(yù)測預(yù)報的作用。但需與防突措施有機(jī)結(jié)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(jìn)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(shí)現(xiàn)煤層中瓦斯的排放，使瓦斯壓力降低，從而有效預(yù)防石門揭煤時的突出事故。但此技術(shù)需在巖層中施工瓦斯抽放巷，存在工期長、造價高的現(xiàn)象；
[0008](3)采用金屬骨架加強(qiáng)圍巖體的支護(hù)
[0009]在石門揭煤時，通過采用金屬骨架加強(qiáng)巷道圍巖體的支護(hù)，可較好地維持圍巖穩(wěn)定。但由于金屬骨架和圍巖體之間沒有粘結(jié)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(shù)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(shù)適用于技術(shù)裝備水平高的大中型礦井，同時對煤巖體的賦存條件、地質(zhì)條件要求較高。不適用于地質(zhì)條件較復(fù)雜且技術(shù)水平不高的小型礦井。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型的目的在于提供一種適合地質(zhì)條件較復(fù)雜、具有突出危險的小型礦井的石門揭煤的防突系統(tǒng)，采用本系統(tǒng)進(jìn)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(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案:一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，它包括巖巷，所述巖巷內(nèi)部有垂直開挖的掘進(jìn)面，所述巖巷的掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)方向上距離煤層法線距離為2m的掘進(jìn)面采用斜面結(jié)構(gòu)，所述斜面結(jié)構(gòu)上鉆有多行、多列排放孔，排放孔規(guī)律的布置在斜面結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jìn)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(shù)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(jìn)面兩側(cè)和頂部排放孔的外輪廓線距離石門的距離至少為6m，掘進(jìn)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(shí)用新型有如下有益效果:
[0019]在地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、礦井技術(shù)水平不高的小型礦井的石門揭煤的防突技術(shù)系統(tǒng)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(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜時，在石門不同位置處施工超前探孔，用以準(zhǔn)確掌握煤巖的位置關(guān)系、煤層賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯情況等；當(dāng)石門離煤層法線距離不足5m且大于2m時，每班掘進(jìn)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(jìn)行瓦斯的自然排放，通過密集排放孔實(shí)現(xiàn)瓦斯的自然排放。施工設(shè)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(jié)構(gòu):根據(jù)石門在巖層、煤層中圍巖穩(wěn)定性不同的特點(diǎn)，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(hù)形式，從而保證石門的穩(wěn)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(tǒng):在以往的揭煤技術(shù)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(shù)系統(tǒng)。本石門揭煤的防突系統(tǒng)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(jī)地結(jié)合起來，其實(shí)用性強(qiáng)，可有效指導(dǎo)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(shù)適用于技術(shù)裝備水平高的大中型礦井，同時對煤巖體的賦存條件、地質(zhì)條件要求較高。但在地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、技術(shù)水平較低的小型礦井，如仍采用這些技術(shù)，將出現(xiàn)防突成本高、現(xiàn)場技術(shù)力量缺乏的現(xiàn)象，致使防突效果不理想。如采用本系統(tǒng)進(jìn)行石門揭煤，現(xiàn)場技術(shù)人員易掌握，施工方便、防突成本較低。
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0026]圖1為本實(shí)用新型的超前探孔布置斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型的超前探孔布置主視圖。
[0028]圖3為本實(shí)用新型的超前探孔布置左視圖。
[0029]圖4為本實(shí)用新型的掘進(jìn)面的斜面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本實(shí)用新型的排放孔布置主視圖。
[0031 ]圖6為本實(shí)用新型的排放孔布置斷面圖。
[0032]圖7為本實(shí)用新型的排放孔布置俯視圖。
[0033]圖中:巖巷1、掘進(jìn)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(jié)構(gòu)7、排放孔8。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0035]如圖1-7所示，一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，它包括巖巷I，所述巖巷I內(nèi)部有垂直開挖的掘進(jìn)面2，所述巖巷I的掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)方向上距離煤層3法線距離為2m的掘進(jìn)面2采用斜面結(jié)構(gòu)7，所述斜面結(jié)構(gòu)7上鉆有多行、多列排放孔8，排放孔8規(guī)律的布置在斜面結(jié)構(gòu)上。
[0036]進(jìn)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(jìn)煤層3的深度為0.5m。
[0037]進(jìn)一步的，所述一號前探鉆孔4和二號前探鉆孔5鉆進(jìn)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(jìn)一步的，所述排放孔8的數(shù)量共有43個。
[0039]進(jìn)一步的，所述排放孔8的長度為30m，孔徑為75mm。
[0040]進(jìn)一步的，所述掘進(jìn)面2兩側(cè)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(jìn)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(shí)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(jìn)過程中，距煤層法線距離為15m、10m、5m的位置處，向煤層3鉆進(jìn)三個前探鉆孔，鉆孔必須穿透煤層，并進(jìn)入煤層頂板0.5m;當(dāng)在距煤層法線距離為2m位置之間掘進(jìn)時，每班掘進(jìn)前需施工I個探測孔。
[0044]二、石門斷面刷面
[0045]在掘進(jìn)過程中，當(dāng)掘進(jìn)到距煤層法線距離為2m時，停止掘進(jìn)工作，把掘進(jìn)面2刷成斜面結(jié)構(gòu)7。
[0046]三、排放孔
[0047]按照圖5-7中排放孔設(shè)計圖施工密集排放孔，排放孔主要參數(shù)為:
[0048]1)排放半徑^0.6111，孔徑:(})75臟。
[0049]2)鉆孔長度:30m，鉆孔數(shù)量43個。
[0050]3)鉆孔控制范圍:石門兩側(cè)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(guī)定》的相關(guān)要求進(jìn)行效檢，效檢合格后采用遠(yuǎn)距離震動爆破一次性揭穿煤層。
[0053]本實(shí)用新型的裝置具體工作原理為:
[0054]1、超前探孔。在掘進(jìn)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(jìn)入煤層頂板0.5米。準(zhǔn)確掌握煤巖的位置關(guān)系、煤層賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯情況等，并詳細(xì)作好記錄。
[0055]當(dāng)巖巷距煤層不足5m且大于2m掘進(jìn)時，為防止巖巷誤穿煤層，施工單位每班進(jìn)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(cè)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(shí)現(xiàn)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(guī)定》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行效檢，效檢合格后，采用遠(yuǎn)距離震動爆破一次性揭穿煤層;如不合格，繼續(xù)排放直至合格。
[0059]通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，其特征在于:它包括巖巷(I)，所述巖巷(I)內(nèi)部有垂直開挖的掘進(jìn)面(2)，所述巖巷(I)的掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)方向上距離煤層(3)法線距離為2m的掘進(jìn)面(2)采用斜面結(jié)構(gòu)(7)，所述斜面結(jié)構(gòu)(7)上鉆有多行、多列排放孔(8)，排放孔(8)規(guī)律的布置在斜面結(jié)構(gòu)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，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(jìn)煤層(3)的深度為0.5m。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，其特征在于:所述一號前探鉆孔(4)和二號前探鉆孔(5)鉆進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，其特征在于:所述排放孔(8)的數(shù)量共有43個。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，其特征在于:所述排放孔(8 )的長度為30m，孔徑為7 5mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下石門揭煤的防突系統(tǒng)，其特征在于:所述掘進(jìn)面(2)兩側(cè)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(jìn)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(fā)明人】吳秀儀
【申請人】三峽大學(xué)