一种软围岩综放工作面瓦斯抽采方法与流程

本发明涉及一种软围岩综放工作面瓦斯抽采方法，尤其适用于厚煤层软围岩综放工作面放顶煤过程中工作面瓦斯浓度易超限的矿井。

背景技术：

煤矿瓦斯是植被在成煤过程中生成的气体，又被称为煤层气，主要保存在煤层或岩层的孔裂隙内，其在煤或岩中以游离状态和吸附状态存在。瓦斯既是一种资源也是一种危害，目前瓦斯事故是煤矿生产过程中发生频率最高、危险程度最大、破坏力最为严重的灾害。

对于厚煤层(5-15m，井工开采)，放顶煤开采技术具有缩短采煤准备工期、采煤工效高、巷道掘进率少等显著优点，在我国已经得到了广泛应用，特别是2000年以来，综放开采技术已基本上代替了分层综采，成为我国国有煤矿开采厚煤层的主要方法。

然而，由于综放开采受多种因素制约，尤其是煤层瓦斯因素的制约。我国大部分厚煤层是含瓦斯的煤层，而且其中一半以上属高瓦斯煤层。随着矿井开采向深部延伸，煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力越来越大，因此瓦斯制约生产的“瓶颈”问题也越来越突出。由于放顶煤工作面一次采全高，产量大，瓦斯的绝对涌出量大，仅靠风排瓦斯是无法保证正常生产的。而放顶煤的高强度开采使得工作面上隅角及回风巷内瓦斯屡屡超限，严重影响正常生产并对人员和设备安全造成巨大威胁。

因此，煤矿井下不仅需要加强矿井通风，而且还需要结合控制瓦斯涌出和抽采瓦斯等方法防止综放工作面瓦斯浓度超限来防止瓦斯事故发生，确保人员和设备的安全。

由于我国某些煤矿的综放工作面围岩较软，按照常规瓦斯抽采方法，在回风巷上隅角附近向采空区上部煤岩施工斜交钻孔的时候，经常出现夹钻、卡钻、缩孔和塌孔等情况，导致斜交钻孔不易(能)成孔，从而导致瓦斯抽采效果较差，瓦斯容易超限，严重威胁工作人员和设备的安全。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的要克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、体积小、便于安装、操作方便、使用效果好的厚煤层软围岩综放工作面瓦斯抽采方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的软围岩综放工作面瓦斯抽采方法，在综放工作面回风巷道上隅角处用风动锚杆钻机向煤层上部施工立管，将瓦斯抽采立管布置在煤层中，对放顶煤作业过程中产生的大量瓦斯进行及时抽采，降低综采工作面瓦斯浓度，具体步骤如下：

a.对综放工作面厚煤层下部回采3m煤层，并完成综放液压支架的移架，准备进行放顶煤作业；

b.在工作面上隅角回风巷道壁与靠回风巷的首一个液压支架之间，利用锚杆钻机近似竖直向上部煤层施工至少一排3个立孔，根据工作面瓦斯涌出量情况设定立孔排数量，以达到理想瓦斯抽采效果；

c.在立孔中由下向上依次放入一节长度为1m的花管，多节长度为1m的钢管；

d.在立孔的孔口外用直径与孔内直径相同的多节长度为1m的钢管(11)相连，直至连通到煤层底板处，使立孔中的花管和钢管自然卡在立孔内，无需封孔，用弯管与通向回风巷道的水平钢管相连，水平钢管通过防静电软管与抽采管路相连；

e.开始放顶煤作业，利用立管抽采系统对放顶煤过程中产生的大量瓦斯进行抽采。

所述锚杆钻机施工的立孔为1-3排，每排3-6个立孔。

所述立孔的孔直径为100-120mm，孔深3-5m。

所述防静电软管位于距弯管10m处的水平钢管上。

有益效果：本发明针对综放开采受多种因素制约的问题，克服了在软围岩条件下在回风巷向采空区上部施工斜交穿层预抽钻孔不能成孔的问题，并解决了厚煤层软围岩综放工作面放顶煤作业过程中工作面涌出瓦斯时的及时抽采，能够有效控制上隅角瓦斯积聚问题，杜绝工作面瓦斯超限，为综放工作面的安全生产提供技术保障。并能够对放顶煤作业过程中产生的大量瓦斯进行及时抽采。有效地降低了工作面上隅角瓦斯浓度。同时在工作面推进一段时间内，也能对工作面后方采空区瓦斯进行抽采，降低采空区瓦斯含量，有效地降低工作面瓦斯浓度，为综放工作面人员和设备安全以及安全生产提供强有力保障。与现有厚煤层软围岩综放工作面瓦斯抽采技术相比，钻进动力采用风动，采用的设备体积小，便于安装，操作简单、实用性强，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明综放工作面立孔布置平面示意图；

图2为本发明综放工作面立孔布置剖面示意图。

其中：1-回风巷道；2-煤层；3-抽采管路；4-防静电软管；5-综放工作面；6-水平钢管；7-立孔；8-综放液压支架；9-采空区；10-花管；11-钢管；12-弯管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的软围岩综放工作面瓦斯抽采方法，在综放工作面回风巷道上隅角处用风动锚杆钻机向煤层上部施工立管，将瓦斯抽采立管布置在煤层中，对放顶煤作业过程中产生的大量瓦斯进行及时抽采，降低综采工作面瓦斯浓度，具体步骤如下：

a.对综放工作面5厚煤层下部回采3m煤层，并完成综放液压支架8的移架，准备进行放顶煤作业；

b.在工作面上隅角回风巷道壁与靠回风巷的首一个液压支架之间，利用锚杆钻机近似竖直向上部煤层施工至少一排3个立孔，根据工作面瓦斯涌出量情况设定立孔排数量，以达到理想瓦斯抽采效果；所述锚杆钻机施工的立孔为1-3排，每排3-6个立孔；所述立孔的孔直径为100-120mm，孔深3-5m；

c.在立孔中由下向上依次放入一节长度为1m的花管10，多节长度为1m的钢管11；

d.在立孔的孔口外用直径与孔内直径相同的多节长度为1m的钢管11相连，直至连通到煤层底板处，使立孔中的花管10和钢管11自然卡在立孔内，无需封孔，用弯管12与通向回风巷道1的水平钢管6相连，水平钢管6通过防静电软管4与抽采管路3相连；所述防静电软管4位于距弯管12的10m处的水平钢管6上；

e.开始放顶煤作业，利用立管抽采系统对放顶煤过程中产生的大量瓦斯进行抽采。

下面以13m厚煤层放顶煤工作面为例，如图1和图2所示：

a.首先，保证综放工作面5厚煤层下部3m煤层已经回采，综放工作面液压支架8移架工作完成，准备进行下循环放顶煤作业；

b.在工作面5上隅角回风巷道壁1与第一个液压支架8之间利用风动锚杆钻机施工2排6行共12个孔，孔直径为120mm，孔深为4m的立孔7；

c.在立孔7中从上往下依次放入直径108mm、长度1m的花管10一节，直径为108mm、长度为1m的钢管11三节；

d.立孔7下方用直径为108mm、长度为1m的钢管11相连，通到底板时用90°弯管12相连，另一端用同规格钢管6通向回风巷道1，在10m处连接防静电软管4，由防静电软管4接入矿井瓦斯抽采系统管路3；

e.开始放顶煤作业，利用上述在综放工作面提前布置的立管和抽采系统对放顶煤作业过程中产生的大量瓦斯进行抽采；

f.重复上述步骤多次，直至完成整个厚煤层工作面。