一种瓦斯突出煤层煤巷掘进的下爆上挤消突与降尘方法与流程

本发明涉及煤层的消突领域，具体涉及一种瓦斯突出煤层煤巷掘进的下爆上挤消突与降尘方法。

背景技术：

我国多数矿区已进入深部开采，深部煤层的瓦斯含量增大、煤层瓦斯压力更高，导致开采过程面临极高的煤与瓦斯突出危险。

为了消除煤层的突出危险性，对煤层进行瓦斯抽采是防止煤与瓦斯突出的根本措施。我国的煤与瓦斯突出煤层普遍具有瓦斯含量高、透气性小的特点，瓦斯抽采效率极低。为了高效抽采煤层瓦斯，采取必要的增透措施是必不可少的，例如开采保护层、底板巷道预抽等措施。但是，我国的多数矿区是单一主采煤层，不具备开采保护层的条件。开采底板巷道再进行煤层瓦斯预抽虽然效果很好，但造价极高，一条底板岩巷的造价高达上亿元，成本很高。

在煤层中进行煤巷掘进是工作面回采的前提，但是在突出煤层中进行煤巷掘进是极其困难的。一方面，突出煤层的透气性普遍较低，没有保护层和底板巷道的掩护作用，煤巷掘进工作面前方的瓦斯抽采极为困难，难以有效消除煤巷的突出危险性；另一方面，突出煤层普遍较为干燥，煤体松软，在掘进过程中极容易产生浓浓的扬尘，极大影响人员健康。如何在没有保护层开采条件下、不适用底板巷道预抽的条件下进行煤巷掘进的消突与降尘工作是非常重要的。

因此有必要发明一种适用于无保护层和底板巷的瓦斯突出煤层巷道掘进的消突与降尘方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于瓦斯突出煤层巷道掘进的下爆上挤消突与降尘方法，适用于瓦斯突出煤层巷道掘进。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种瓦斯突出煤层煤掘进的下爆上挤消突与降尘方法，包括以下步骤：

1、在煤巷掘进工作面(1)的后方5米处，向两侧各施工一个长度为10米的钻场(2)；

2、在每个钻场(2)内分别施工长度为1米、俯角为30度的倾斜岩孔(3)，并沿煤巷掘进方向继续施工长度为l的水平底板岩石钻孔(4)；在钻场(2)和煤巷掘进工作面(1)向煤层施工1排抽采钻孔(5)和1排注水钻孔(6)，并与抽采管路(7)连接抽采瓦斯；

3、向水平底板岩石钻孔(4)内送入带有聚能罩(8)的爆破药柱(9)，爆破药柱(9)的长度为(l-10)米；对水平底板岩石钻孔(4)的孔口10米进行封孔，并从钻孔内引出钢管(10)；将钢管(10)的管口封堵后，将爆破药柱(9)进行起爆；爆破一小时后，将钢管(10)连接抽采管路(7)抽采瓦斯；

4、当抽采管路(7)抽采的瓦斯总量达到m时，将注水钻孔(6)与注水管路(11)连接；瓦斯总量m的计算方法如下式：

m＝h×(h+30)×l×t×0.8

式中，m为瓦斯总量，单位为立方米；h为煤层厚度，单位为米；h为煤巷宽度，单位为米；l为水平底板岩石钻孔的长度，单位为米；t为煤体瓦斯含量，单位为立方米/吨；

5、利用注水管路(11)向煤层中注入高压水，当注水总量达到w时，停止注水；注水总量w的计算方法如下式：

w＝h×(h+30)×l×4％

式中，w为注水总量，单位为吨；

6、沿煤巷掘进方向掘进，掘进长度为l。然后重复步骤1～6。

优选的，在步骤2中：所述水平底板岩石钻孔的数量可以根据需要设置；所述水平底板岩石钻孔的长度l为50～100米。

优选的，在步骤2中：所述注水钻孔和抽采钻孔的数量可以根据需要设置，所述注水钻孔在空间上位于所述抽采钻孔的上方。

优选的，在步骤3中：所述的聚能罩开口朝向正上方。

优选的，在步骤5中：所述高压水的压力为2～6mpa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明充分利用了多个水平底板岩石钻孔内爆破药柱同时爆破的共振作用，使上方的煤层和岩层内产生大量裂隙，并对该区域的煤层进行了充分的扰动和疏松，大幅度增加了煤层的透气性，提高了抽采钻孔的瓦斯抽采效率；当瓦斯被大量抽采后，瓦斯压力大幅降低，向煤层中注水的阻力会大幅度降低，而此时通过注水管路可以顺利地注入大量水，水在自重的作用下会向下方渗透，既软化了煤体，又降低了掘进过程的粉尘浓度，改善了工作环境。

附图说明

图1为本发明的结构平面示意图。

图2为本发明的结构正视图。

图3为本发明的结构剖面示意图。

图中：1、煤巷掘进工作面；2、钻场；3、倾斜岩孔；4、水平底板岩石钻孔；5、抽采钻孔；6、注水钻孔；7、抽采管路；8、聚能罩；9、爆破药柱；10、钢管；11、注水管路。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明：

一种用于瓦斯突出煤层巷道掘进的下爆上抽消突与降尘方法，包括以下步骤：

1、在煤巷掘进工作面(1)的后方8米处，向两侧各施工一个钻场(2)，钻场(2)长度为10米；

2、在每个钻场(2)内分别施工长度为1米、俯角为30度的倾斜岩孔(3)，并沿煤巷掘进方向继续施工长度为60米的水平底板岩石钻孔(4)，水平底板岩石钻孔(4)的数量为2个；

3、在钻场(3)和煤巷掘进工作面(1)分别向煤层施工1排抽采钻孔(5)和1排注水钻孔(6)，抽采钻孔(5)的数量为10个，相邻两个抽采钻孔(5)的孔间距为5米；注水钻孔(5)的数量为8个，相邻两个注水钻孔(5)的孔间距为5米，抽采钻孔(5)在空间上位于注水钻孔(6)的上方；所有的抽采钻孔(5)和注水钻孔(6)均与抽采管路(7)连接抽采瓦斯；

4、向水平底板岩石钻孔(4)内送入带有聚能罩(8)的爆破药柱(9)，聚能罩(8)的开口方向为正上方，爆破药柱(9)的长度为50米；采用常规封孔方法对水平底板岩石钻孔(4)的孔口10米进行封孔，从钻孔内引出钢管(10)，并将高压钢管(10)管口封堵；

5、同时引爆所有的水平底板岩石钻孔(4)内的爆破药柱(9)；爆破一小时后，将钢管(10)连接抽采管路(7)抽采瓦斯；

6、当抽采管路(7)抽采的瓦斯总量达到m时，将注水钻孔(6)与注水管路(11)连接；瓦斯总量m的计算方法如下式：

m＝h×(h+30)×60×t×0.8

式中，m为瓦斯总量，单位为立方米；h为煤层厚度，单位为米；h为煤巷宽度，单位为米；t为煤体瓦斯含量，单位为立方米/吨；

7、利用注水管路(11)向煤层中注入高压水，当注水总量达到w时，停止注水；注水总量w的计算方法如下式：

w＝h×(h+30)×50×4％

式中，w为注水总量，单位为吨；

8、沿煤巷掘进方向掘进60米后，重复上述步骤。

对于没有保护层和底板巷道的煤与瓦斯突出煤层而言，进行煤巷的掘进是极其困难的。原因有两个，一是突出煤层的透气性普遍较低，没有保护层和底板巷道的掩护作用，煤巷掘进工作面前方的瓦斯抽采极为困难，难以有效消除煤巷的突出危险性；二是突出煤层普遍较为干燥，煤体松软，在掘进过程中极容易产生浓浓的扬尘，极大影响人员健康。

通过在煤巷掘进工作面的下方设置爆破钻孔，利用多个爆破钻孔同时爆破的共振作用，可以在煤层底板强行造成大面积裂隙网络，从而增加了爆破钻孔与煤层的接触面积。而爆破的共振作用同时又会使煤层产生振动，特别是在掘进工作面施工的抽采钻孔会在此时起到诱导作用，一方面是底板岩石钻孔与抽采钻孔之间的煤岩层产生贯通裂隙，另一名又会使煤层出现松动变形，从而大幅度提高煤层透气性。通过抽采钻孔和底板岩石钻孔进行瓦斯抽采，大幅度提高了瓦斯抽采效率，有效消除了煤与瓦斯突出的危险性。

当瓦斯被抽出后，煤体的强度会变大，而透水性则会提高。因此，将抽采钻孔连接注水管路能够较容易地向煤层内注入水。而注入的水会逐渐在重力的作用下向下移动，流入底板岩石钻孔内，并将原先未抽尽的瓦斯挤出来，使瓦斯从抽采管路中被抽走，同时也有效地降低了掘进过程中的粉尘浓度，大大改善了工作面的工作环境。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。