一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法
【专利说明】一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及煤矿回采工作面瓦斯涌出量预测领域，具体涉及回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的测定方法。
【背景技术】
[0003]煤矿回采工作面瓦斯防治技术包含瓦斯涌出量预测和瓦斯抽采两个方面，只有通过瓦斯涌出量预测判断瓦斯不同来源和数量，才能有效指导瓦斯抽采。煤矿回采工作面在生产过程中主要瓦斯来源有:本煤层、邻近层和围岩，其中本煤层瓦斯是影响安全生产的主要来源。煤矿在开拓开采前必须进行本煤层瓦斯涌出量预测，从而开展具有针对性的瓦斯抽采措施。
[0004]中国煤矿采用国家规范《煤矿瓦斯涌出量预测规范》(AQ1018-2006)进行瓦斯涌出量预测，规范要求已知工作面原始瓦斯含量(WQ)、瓦斯残存量(W。)、煤层厚度(M)和开采厚度(m)、工作面长度(L)、巷道宽度(b)和巷道预排瓦斯带宽度(h)可以得出本煤层瓦斯涌出量，但是上述基础参数除巷道预排瓦斯带宽度是以不同煤质估计值的方式给出，其他参数均可在井下实际测定得出确定值。中国煤矿分布范围广泛，煤炭成煤和赋存条件差异性非常大，由于没有方法直接测定该参数，只能采用不同煤质估计巷道预排瓦斯带宽度，从而导致本煤层瓦斯涌出量预测值误差较大。
[0005]煤矿应结合本矿煤层赋存条件，需要一种方法准确测定本煤层巷道预排瓦斯带宽度为瓦斯抽采提供可靠依据，从而保障在生产过程中人员和财产安全。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，是提供一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，能确保不影响矿井正常工作的情况下，准确测定煤层巷道预排瓦斯带宽度值。
[0007]采用的技术方案是:
一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，包括下述步骤:
I)在煤矿采区巷道开拓至规划回采工作面时，在最靠近规划回采工作面的采区巷道内，距离规划工作面顺槽入口处1m位置每间距Im施工出一个注气钻孔，共施工出第一注气钻孔、第二注气钻孔、第三注气钻孔、第四注气钻孔和第五注气钻孔。
[0008]2)对注气钻孔进行封孔，第五注气钻孔深度40m，水泥封孔填充段长度为39m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第四注气钻孔深度35m，水泥封孔填充段10长度为34m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第三注气钻孔深度30m，水泥封孔填充段10长度为29m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第二注气钻孔深度25m，水泥封孔填充段10长度为24m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第一注气钻孔深度20m，水泥封孔填充段10长度为19m，注示踪气体SF6段11长度为Im0
[0009]3)向注气钻孔内注入示踪气体SF6,先打开与注气管连接的注气阀门，然后打开注气钢瓶的控制阀门，并观测压力表，待压力值稳定后，先关闭注气阀门后关闭控制阀门。
[0010]4)规划工作面顺槽由入口开始正常掘进，掘进至第一测试点、第二测试点、第三测试点、第四测试点和第五测试点时，分别在各测试点巷道煤壁上设置ImX Im的集气罩、储集箱和测试阀门。
[0011]5)每天在第一测试点、第二测试点、第三测试点、第四测试点和第五测试点进行示踪气体SF6浓度测定，打开测试阀门用SF6测试仪26测定，测定结束后关闭试阀门。
[0012]6)连续测定300天，并将测定SF6浓度(％)和测定时间(天)数据画出关系图，从而得出该煤矿本煤层不同巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度。
[0013]在步骤I)中，在规划回采工作面内施工顺层注气钻孔，应尽量避开构造带，注气钻孔倾角与煤层赋存方向相同，方位角为垂直巷道方向。
[0014]在步骤2)中，水泥封孔填充段最前端和孔口处设置个堵塞，防止水泥流入注示踪气体SF6段。
[0015]在步骤3)中，在水泥封孔24小时后进行注示踪气体SF6,观测压力表稳定I分钟后关闭注气阀门。
[0016]在步骤4)中，在掘进机推进过测试点后立刻设置集气罩23、储集箱和测试阀门，随后进行当日示踪气体SF6浓度测定和时间记录。
[0017]在步骤5)中，每个测试点在测试示踪气体SF6浓度前，测试仪应调校。
[0018]在步骤6)中，通过观察示踪气体SF6浓度(％)和测定时间(天)的关系图，便可直观真实的显示出煤壁不同暴露时间的巷道预排瓦斯带宽度值。
[0019]本发明的有益效果是:弥补测定不同矿井不同煤层巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度方法的空白，利用示踪气体SF6稳定扩散和容易捕捉的特点，并能保证不影响矿井正常生产的情况下，准确测定煤层巷道预排瓦斯带宽度值，该方法操作简易和成本低廉，煤矿自身技术能力便可测定，具有非常好的经济性和普及性。
【附图说明】
[0020]图1是本发明回采工作面示踪气体注气钻孔与测试点平面布置示意图；
图2是本发明注气钻孔及注气装置结构示意图；
图3是本发明示踪气体储集及测试装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 实施例一
一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，包括下述步骤:
一、标定注气钻孔位置
选择在最靠近规划回采工作面I的采区巷道2作为注气钻孔施工地点，标记规划工作面顺槽入口4，以规划工作面顺槽3的入口4为起点，沿煤矿采区巷道方向间距1m处标定第一注气钻孔9，然后每隔Im位置标定一个注气钻孔，即第二注气钻孔8、第三注气钻孔7、第四注气钻孔6、第五注气钻孔5，共5个注气钻孔。
[0022 ] 二、钻孔、孔内注水泥和封孔: 采用普通钻机施工本煤层注气钻孔，施工钻孔倾角与煤层倾角一致为5°，方位角为垂直与煤壁，长度分别是第一注气钻孔9为40m，第二注气钻孔8为35m，第三注气钻孔7为30m，第四注气钻孔6为25m，第五注气钻孔5为20m。在施工完注气钻孔后，向每个注气钻孔内距孔底Im处安设I个堵塞17，同时在安设堵塞17过程中安设注气管18，随后向各注气钻孔内注入水泥，注满后在孔口位置安设I个堵塞17。
[0023]三、注示踪气体SF6及确定预排瓦斯带宽度:
在完成注气钻孔水泥封孔填充段24小时后，先打开与注气管18连接的注气阀门20，然后打开注气钢瓶21的控制阀门22，并观测压力表19，待压力值稳定I分钟后，向注气钻孔内注入SF6，然后先关闭注气阀门20后关闭控制阀门22，重复以上方法向5个注气钻孔内注入示踪气体SF6。
[0024]在完成5个注气钻孔注入示踪气体后，根据煤矿采掘规划时间，在规划回采工作面顺槽入口4处正常掘进，当掘进至测第一试点12、第二测试点13、第三测试点14、第四测试点15和第五测试点16时，分别在各测试点巷道煤壁上设置ImX Im的集气罩23、储集箱24和测试阀门25。
[0025]在第一测试点12、第二测试点13、第三测试点14、第四测试点15和第五测试点16连续300天，每天进行示踪气体SF6浓度测定，打开测试阀门25用SF6测试仪26测定，测定结束后关闭测试阀门25。在测试结束后根据SF6浓度(％)和测定时间(天)数据画出关系图，从而准确得出该煤矿本煤层不同巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度。
【主权项】
1.一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，其特征在于包括下述步骤: I)在煤矿采区巷道开拓至规划回采工作面时，在最靠近规划回采工作面的采区巷道内，距离规划工作面顺槽入口处1m位置每间距Im施工出一个注气钻孔，共施工出第一注气钻孔、第二注气钻孔、第三注气钻孔、第四注气钻孔和第五注气钻孔； 2 )对注气钻孔进行封孔，第五注气钻孔深度40m，水泥封孔填充段长度为39m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第四注气钻孔深度35m，水泥封孔填充段10长度为34m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第三注气钻孔深度30m，水泥封孔填充段10长度为29m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第二注气钻孔深度25m，水泥封孔填充段10长度为24m，注示踪气体SF6段11长度为Im;第一注气钻孔深度20m，水泥封孔填充段10长度为19m，注示踪气体SF6段11长度为Im; 3)向注气钻孔内注入示踪气体SF6,先打开与注气管连接的注气阀门，然后打开注气钢瓶的控制阀门，并观测压力表，待压力值稳定后，先关闭注气阀门后关闭控制阀门； 4)规划工作面顺槽由入口开始正常掘进，掘进至第一测试点、第二测试点、第三测试点、第四测试点和第五测试点时，分别在各测试点巷道煤壁上设置ImX Im的集气罩、储集箱和测试阀门； 5)每天在第一测试点、第二测试点、第三测试点、第四测试点和第五测试点进行示踪气体SF6浓度测定，打开测试阀门用SF6测试仪测定，测定结束后关闭测试阀门； 6)连续测定300天，并将测定SF6百分比浓度和测定时间天数据画出关系图，从而得出该煤矿本煤层不同巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度。2.根据权利要求1所述的一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，其特征在于:在步骤I)中，在规划回采工作面内施工顺层注气钻孔，应避开构造带，注气钻孔倾角与煤层赋存方向相同，方位角为垂直巷道方向； 在步骤2)中，水泥封孔填充段最前端和孔口处设置个堵塞，防止水泥流入注示踪气体SF6 段； 在步骤3)中，在水泥封孔24小时后进行注示踪气体SF6,观测压力表稳定I分钟后关闭注气阀门； 在步骤4)中，在掘进机推进过测试点后立刻设置集气罩、储集箱和测试阀门，随后进行当日示踪气体SF6浓度测定和时间记录； 在步骤5)中，每个测试点在测试示踪气体SF6浓度前，测试仪应调校； 在步骤6)中，通过观察示踪气体SF6百分比浓度和测定时间天的关系图，便可直观真实的显示出煤壁不同暴露时间的巷道预排瓦斯带宽度值。
【专利摘要】一种测定煤矿回采工作面巷道预排瓦斯带宽度的方法，是在最靠近回采工作面的采区巷道内，距顺槽入口处10m为起点施工处5个注气钻孔，孔深度分别为40m、35m、25m、和20m，并向孔内注入水泥封孔。向注气钻孔内注入示踪气体SF6每天在5个测试点通过SF6测试仪测定，连续测定300天，依据测定数据关系图，从而得出该煤矿煤层不同巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度。本发明的有益效果是：弥补测定不同矿井不同煤层巷道暴露时间巷道预排瓦斯带宽度方法的空白，利用示踪气体SF6稳定扩散和容易捕捉的特点，并能保证不影响矿井正常生产的情况下，准确测定煤层巷道预排瓦斯带宽度值，该方法操作简易和成本低廉，煤矿自身技术能力便可测定，具有非常好的经济性和普及性。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN105675815
【申请号】CN201610046621
【发明人】雷云, 刘建军, 张哨楠, 张伟, 王海东, 吴琼, 孙亮, 王军, 梁中秋, 杜旭
【申请人】西南石油大学, 东北大学, 煤科集团沈阳研究院有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月25日