一种综放工作面过断层瓦斯与煤自燃协同治理方法与流程

1.本发明涉及井下瓦斯与煤协同治理技术领域，具体公开了一种综放工作面过断层瓦斯 与煤自燃协同治理方法。


背景技术：

2.我国目前有较多矿井的主采煤层采空区同时存在瓦斯灾害与煤自燃灾害，两种灾害构 成的耦合效应，使得灾害致因复杂且一旦发生灾害，后果极为严重，为了有效地防治瓦斯 与煤自耦合灾害，国内外学者已开展了大量研究。但已有的研究方法主要针对综采工作面 正常回采，未发现有针对综采工作面过断层期间采空区瓦斯与煤自燃灾害治理开展研究。
3.综采工作面过断层时，回采推进速度减慢，漏风增加，留有大量遗煤，采空区氧化带 暴露时间加长，极易造成煤炭自燃，且由于断层构造的特殊性决定了其本身可能赋存大量 瓦斯，因此，较正常开采时，综采工作面过断层期间采空区更易发生瓦斯与煤自燃耦合灾 害。本发明提出综采工作面过断层采空区瓦斯与煤自燃协同防治方法，该方法对于防治综 采工作面过断层期间瓦斯与煤自燃耦合灾害，保证矿井安全生产，改善井下作业环境，具 有巨大的经济价值和十分重要的社会意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于构建一种综采工作面过断层过程中瓦斯与煤自燃的协同 防控体系，解决现有技术中缺乏瓦斯与煤自燃协同管控的问题。
5.为达到上述目的，本发明提供一种综放工作面过断层瓦斯与煤自燃协同治理方法，具 体包括以下步骤：
6.s1：布置高位钻孔、采空区埋管、进回风巷封堵、注浆管路、注惰管路及气体监测管 路；
7.s2：利用高位钻孔及采空区埋管抽采断层区域遗煤涌出瓦斯，采用封堵材料对进回风 巷封堵减少采空区漏风，利用注浆管道往采空区内注入浆液；
8.s3：通过气体监测管路采集气体分析上隅角瓦斯浓度，瓦斯浓度超过1％时，停止作业， 撤离工作人员，增加瓦斯抽采负压，瓦斯浓度小于0.8％时恢复生产；
9.s4：通过气体监测管路采集气体分析co浓度，当采空区断层遗煤区域co浓度持续增 长且回风隅角co小于24ppm时，利用注惰管路向采空区断层遗煤区域注入氮气；当采空 区断层遗煤区域co浓度持续增长且回风隅角co大于24ppm时，在满足瓦斯浓度小于0.8％ 条件下，利用高压钻孔及注惰管路注入液态co2；当采空区断层遗煤区域co浓度持续增长 且出现c2h4气体，撤离工作人员，在合适位置构筑封闭墙封闭工作面。
10.特别地，步骤s1具体包括：在断层附近巷道施工高位钻场，从高位钻场施工高位钻孔， 在回风巷通过预埋方式向采空区埋设抽采管道，在进回风巷采用封堵材料封堵、在回风巷 采空区埋设注浆管路、气体监测管路，在进风巷施工注惰管路，在架间断层遗煤区域
施工 注惰管路及气体监测管路。
11.特别地，所述气体监测管路为直径25mm高压软管内加束管；气体监测管路布置如下： 回风隅角布置于t0位置，回风巷侧采空区埋设两路，迈步间距20m，工作面每4架之间埋 设1路，埋设于断层遗煤区域，随工作面回采进行延接。
12.特别地，布置于机巷的所述注惰管路为直径2-4吋的钢管，采空区内形成为两趟管路， 管路间隔20m迈步；布置于工作面架间的注惰管路为25mm高压软管，每4架之间埋设1 路，埋设于断层遗煤区域，随工作面回采进行延接。
13.特别地，高位钻孔的终孔位置为断层遗煤区域，终孔位置相距为10m，高位钻孔为长 钻孔，钻孔直径为100-120mm,钻孔进入采空区后，位于裂隙带区域，钻孔施工完成后，全 程下护孔筛管；利用高位钻孔及采空区埋管抽采断层区域遗煤涌出瓦斯，根据采空区上隅 角瓦斯涌出情况设置抽采参数，高位钻孔的孔口负压不低于13kpa。
14.特别地，采空区埋管方式为交替迈步，交替距离为15m-20m。
15.特别地，在进风巷进风隅角和回风巷回风隅角采用封堵材料进行封堵减少采空区漏风， 进风巷和回风巷按照要求每隔10m施工一个隔离垛，隔离垛采用袋装碎矸石按比例添加快 速垒砌材料并加水混合砌筑。
16.特别地，利用回风巷注浆管道向采空区内注入浆液；注浆管路为直径2-4吋的钢管， 采空区内形成为两趟管路，管路间隔20m迈步。
17.本发明具有以下技术效果：
18.过断层期间，在回风巷侧布置采空区埋管、在断层区域布置高位钻孔进行瓦斯抽采； 通过在工作面进、回风巷封堵形成堵漏风系统，在回风巷侧布置注浆管路，在机巷及工作 面架间断层遗煤区域布置注惰性气体管路；工作面上隅角、采空区及架间布置气体监测管 路，从气体监测管路采集气体分析，根据分析结果，采取抽采、注氮、注浆、注液态co2等措施，协同治理综放工作面过断层瓦斯与煤自燃灾害，在不影响煤矿正常生产的同时， 保障回采工作面的安全生产。
19.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在 某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从 本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获 得。
附图说明
20.图1为本发明的整体示意图。
21.图2为本发明的应用示意图。图3为本发明的应用示意图。1-风巷；2-注浆管路；3-回风巷侧采空区气体监测管路；4-封堵材料；5-采空区；6-断层； 7-工作面架间气体监测管路；8-注氮管路；9-高位钻孔；10-高位钻场；11-机巷；12-采空区 埋管。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
23.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合 具体实施方式，进一步阐述本发明。
24.如图1所示，本发明所述的一种综放工作面过断层瓦斯与煤自燃协同治理方法，具体 包括以下步骤：
25.s1.布置高位钻孔、采空区埋管、进回风巷封堵、注浆管路、注惰管路及气体监测管路。
26.在断层附近巷道11施工高位钻场10，从高位钻场施工高位钻孔9，在回风巷1通过预 埋方式向采空区5埋设抽采管道12，在进回风巷采用封堵材料封堵4、在回风巷1采空区 埋设注浆管路2、气体监测管路3，在进风巷施工注惰管路8，在架间断层遗煤区域施工注 惰管路8及气体监测管路7。
27.气体监测管路为直径25mm高压软管内加束管。气体监测管路布置如下：回风隅角布置 于t0位置，回风巷侧采空区埋设两路，迈步间距20m，工作面每4架之间埋设1路，埋设 于断层遗煤区域，随工作面回采进行延接。
28.布置于机巷的注惰管路为直径2-4吋的钢管，采空区内形成为两趟管路，管路间隔20m 迈步；布置于工作面架间的注惰管路为25mm高压软管，每4架之间埋设1路，埋设于断 层遗煤区域，随工作面回采进行延接。
29.s2.利用高位钻孔及采空区埋管抽采断层区域遗煤涌出瓦斯，采用封堵材料对进回风巷 封堵减少采空区漏风，利用注浆管道往采空区内注入浆液。
30.高位钻孔9的终孔位置为断层遗煤区域，终孔位置相距为10m，高位钻孔为长钻孔， 钻孔直径为100-120mm,钻孔进入采空区后，位于裂隙带区域，钻孔施工完成后，全程下护 孔筛管；利用高位钻孔9及采空区埋管12抽采断层区域遗煤涌出瓦斯，根据采空区上隅角 瓦斯涌出情况设置抽采参数，高位钻孔的孔口负压不低于13kpa。采空区埋管方式为交替 迈步，交替距离为15m-20m。
31.在进风巷11进风隅角和回风巷1回风隅角采用封堵材料4进行封堵减少采空区漏风， 两巷按照要求每隔10m施工一个隔离垛，隔离垛采用袋装碎矸石按比例添加快速垒砌材料 并加水混合砌筑。
32.利用回风巷1注浆管道2向采空区内注入浆液。注浆管路2为直径2-4吋的钢管，采 空区内形成为两趟管路，管路间隔20m迈步。
33.s3.通过气体监测管路3采集气体分析上隅角瓦斯浓度，瓦斯浓度超过1％时，停止作 业，撤离工作人员，增加瓦斯抽采负压，瓦斯浓度小于0.8％时恢复生产。
34.s4.通过气体监测管路采集气体分析co浓度，当采空区断层遗煤区域co浓度持续增长 且回风隅角co小于24ppm时，利用注惰管路向采空区断层遗煤区域注入氮气；当采空区 断层遗煤区域co浓度持续增长且回风隅角co大于24ppm时，在满足瓦斯浓度小于0.8％ 条件下，利用高压钻孔及注惰管路注入液态co2；当采空区断层遗煤区域co浓度持续增长 且出现c2h4气体，撤离工作人员，在合适位置构筑封闭墙封闭工作面。
35.所述综放工作面过断层瓦斯与煤自燃协同治理方法，适用于具有自燃倾向性、瓦
斯涌 出量大的综放工作面过断层过程中采空区瓦斯与煤自燃灾害的协同治理。过断层期间，在 回风巷侧布置采空区埋管、在断层区域布置高位钻孔进行瓦斯抽采；通过在工作面进、回 风巷封堵形成堵漏风系统，在回风巷侧布置注浆管路，在机巷及工作面架间断层遗煤区域 布置注惰性气体管路；工作面上隅角、采空区及架间布置气体监测管路，从气体监测管路 采集气体分析，根据分析结果，采取抽采、注氮、注浆、注液态co2等措施，协同治理综 放工作面过断层瓦斯与煤自燃灾害。本发明所述的一种综放工作面过断层瓦斯与煤自燃协 同治理方法，科学合理、不耽误生产，能够保证工作面的安全开采。
36.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多 描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作 出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效 果和本发明的实用性。