一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法与流程

文档序号:15578868发布日期:2018-09-29 06:18

本发明涉及到一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法,尤其适用于煤巷掘进过程中有效防突和控制巷道变形等作业。



背景技术:

煤与瓦斯突出是我国高瓦斯矿井面临的最为严重的灾害之一。随着采深的增加及开采规模的增大,高瓦斯矿井面临的煤与瓦斯突出威胁愈加严重。尤其是煤巷掘进过程中掘进头附近极易造成能量异常积聚,并突然释放,最终诱发瓦斯事故的发生。

为预防瓦斯事故发生,区域瓦斯整体卸压是目前解决高瓦斯低透气性突出煤层掘进过程中瓦斯问题的主要措施。通过区域措施,使工作面各项指标达到规定值以下,减少局部措施的施工,是瓦斯治理的方向。常规防突措施主要存在着抽采钻孔数量多、工程量大、周期长等不足,较大程度地制约安全生产效率。水力冲孔在卸压、提高煤层渗透率方面存在着一定的积极作用,但是单一的水力化措施容易造成煤巷两侧大范围煤体松软,整体性和强度大幅降低,后期巷道两帮出现大变形和坍塌现象的概率增加,极大地增加后期巷道维护成本,为煤层的安全开采带来不利影响。因此,需要改变传统煤层巷道防突单一措施,针对突出过程所释放的能量来源为出发点,采用能量分源控制原则,有效降低巷道变形。



技术实现要素:

发明目的:本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处,从煤层突出能量释放和有效控制的角度,提供一种操作简单、施工方便的突出巷道区域性能量分源控制防突方法,真正做到高效防突和提高巷道成巷率。

为了实现上述目的,本发明采用了如下的技术方案:一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法,该方法包括以下步骤:

a、施工钻孔:于底板岩巷向距离煤巷两侧D1范围内的煤层施工钻孔;

b、水力卸压及瓦斯抽采:对钻孔进行水力割缝或水力冲孔,使钻孔产生大量的缝槽实现卸压,卸压完毕后将瓦斯抽放管送入钻孔内,并用聚氨酯对钻孔孔口进行密封,最后将瓦斯抽放管连接瓦斯抽采管路进行负压抽采;

c、区域加固:待瓦斯抽放管中的瓦斯浓度达标后,于底板岩巷向距离煤巷两侧D2范围内的煤层施工穿层钻孔,D2<D1,穿层钻孔穿过煤层,将强韧骨架、注浆管和回浆管送入穿层钻孔内,并用耐高压封孔器对穿层钻孔孔口进行密封,注浆管通过高压胶管连接注浆泵,通过注浆泵将储浆桶的水泥砂浆注入穿层钻孔内,待回浆管持续有水泥砂浆流出时关闭回浆管,并继续带压注浆5分钟后,关闭注浆管;

d、二次区域加固:待穿层钻孔内的水泥砂浆凝固后,于煤巷向两侧钻进水平钻孔,将锚索送入水平钻孔中,用锚网和锚盘对锚索进行固定。

进一步的,所述D1为15m,钻孔直径为130mm,钻孔间距为0.5~2m;D2为5m,穿层钻孔的直径为150mm,穿层钻孔间距为1~4m。

进一步的,所述水平钻孔与穿层钻孔交错布置。

进一步的,所述强韧骨架为金属钢管或强韧性PVC管。

进一步的,水泥砂浆内添入速凝剂,穿层钻孔单孔注浆时间控制在30min以内,注液泵输入压力范围为3~10MPa。

有益效果:

(1)弱化区域经过水力割缝或水力冲孔处理之后,该区域内的煤体孔隙压力降低,经过长时间的瓦斯有效抽采,瓦斯浓度和压力均能够降到突出临界值以下,极大地降低了该区域的瓦斯突出可能性,另一方面,该区域松软煤层对远处原生煤层异常压力积聚所产生的能量传递起到了起到吸收消散、反射隔断的作用,强化区域煤层的存在一方面可提高煤层原位整体性和强度,对于煤巷成型起到了促进作用,另一方面可对远地传递过来的残余能量进行积极抵抗,有效降低煤巷变形;

(2)穿层钻孔和水平钻孔形成空间交叉,增强了强化区域范围的整体性;

(3)本发明采用“弱区域吸能、强区域抗能”的突出煤巷安全治理模式,对于降低煤层瓦斯压力、保障煤巷使用寿命、降低巷道维护成本等方面具有很好的优越性。

附图说明

图1是本发明的水力化措施施工钻孔示意图。

图2是本发明的瓦斯抽采示意图。

图3是本发明的强化区域和弱化区域整体示意图。

图4是本发明的强化区域内强韧骨架和注浆示意图。

图5是本发明的强化区域整体剖面示意图。

图6是本发明的煤层整体断面示意图。

图中:1—底板岩巷;2—煤层;3—煤巷;4—钻孔;5—缝槽;6—聚氨酯;7—瓦斯抽放管;8—穿层钻孔;9—强韧骨架;10—水泥砂浆;11—注浆管;12—回浆管;13—耐高压封孔器;14—注浆泵;15—高压胶管;16—储浆桶;17—水平钻孔;18—锚索,19-弱化区域,20-强化区域。

具体实施方式:

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至6所示,本发明的一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

a、施工钻孔:于底板岩巷1向距离煤巷3两侧15m范围内的煤层2施工钻孔4,钻孔4直径为130mm,钻孔4间距为0.5~2m;

b、水力卸压及瓦斯抽采:对钻孔4进行水力割缝或水力冲孔,使钻孔4产生大量的缝槽5实现卸压,卸压完毕后将瓦斯抽放管7送入钻孔4内,并用聚氨酯6对钻孔4孔口进行密封,最后将瓦斯抽放管7连接瓦斯抽采管路进行负压抽采,从而在煤巷3两侧15m范围内形成弱化区域19;

c、区域加固:待瓦斯抽放管7中的瓦斯浓度达标后,于底板岩巷1向距离煤巷3两侧5m范围内的煤层2施工穿层钻孔8,穿层钻孔8穿过煤层2,穿层钻孔8的直径为150mm,穿层钻孔8间距为1~4m,将强韧骨架9、注浆管11和回浆管12送入穿层钻孔8内,并用耐高压封孔器13对穿层钻孔8孔口进行密封,其中强韧骨架9优选金属钢管或强韧性PVC管,注浆管11通过高压胶管15连接注浆泵14,通过注浆泵14将储浆桶16的水泥砂浆10注入穿层钻孔8内,为了保证水泥砂浆10快速凝固,水泥砂浆10内添入速凝剂,穿层钻孔8单孔注浆时间控制在30min以内,注液泵14输入压力范围为3~10MPa,待回浆管12持续有水泥砂浆10流出时关闭回浆管12,并继续带压注浆5分钟后,关闭注浆管11;

d、二次区域加固:待穿层钻孔8内的水泥砂浆10凝固后,于煤巷3向两侧钻进水平钻孔17,水平钻孔17与穿层钻孔8交错布置,相邻两排穿层钻孔8之间布置一排水平钻孔17,将锚索18送入水平钻孔17中,用锚网和锚盘对锚索18进行固定,从而在煤层2煤巷3两侧5m范围内形成强化区域20。

本发明改变传统煤层巷道防突单一措施,针对突出过程所释放的能量来源为出发点,采用能量分源控制原则,通过采用水力割缝或水力冲孔技术,在巷道两侧15m范围内进行冲孔弱化,促进瓦斯高效抽采,降低瓦斯和地应力,形成弱化区域19;之后施工穿层钻孔并插入强韧骨架,穿过煤层进入上部顶板,采用钻孔注浆,对巷道外侧5m范围的煤岩体进行加固,提高整体强度,形成强化区域20,通过弱化区域19对瓦斯突出时释放的能量进行隔断吸收,通过强化区域20对瓦斯残余能量进行抵抗,有效降低巷道变形。

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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