一种分区段单元体瓦斯治理工艺方法与流程

1.本发明涉及煤矿开采安全领域，具体为一种分区段单元体瓦斯治理工艺方法。


背景技术：

2.高吸附性低渗透性煤层在煤炭开采过程中，随着矿井开采深度增加、煤层瓦斯含量、压力也相应的增加，矿井由低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井，高瓦斯矿井变成了煤与瓦斯突出矿井。煤与瓦斯突出，是煤矿井下开采煤炭过程中成煤的矿山压力和煤层气压力导致含瓦斯煤岩体破碎，多以碎粉状向采煤和掘进薄弱生产环节部位急剧运动、并伴随大量瓦斯喷出，从而引发煤矿自然灾害，严重威胁着煤矿安全生产。
3.目前，煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔和本煤层钻孔直接抽采的工艺方法，由于煤层的吸附性和渗透性，瓦斯在赋存的煤层中渗透流动，造成开采煤层瓦斯抽采时间长与抽采效率低，所施工的煤层瓦斯治理效果达不到安全开采的需要，严重制约掘进与采煤工作施工，造成采掘失调，存在安全隐患的同时造成煤矿综合效益差，制约煤矿企业的发展。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明要解决的技术问题是克服现有直接钻孔抽采瓦斯治理工艺的缺陷，提供一种分区段单元体瓦斯治理工艺方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种分区段单元体瓦斯治理工艺方法，包括煤层、煤层顶板、煤层底板、截流卸压钻孔、致裂泄压抽采钻孔等组成，其特征在于：所述截流卸压钻孔将所述煤层顶板与所述煤层底板之间的所述煤层分割为区段单元体，在所述区段单元体内施工所述致裂泄压抽采钻孔。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述截流卸压钻孔按一定角度穿透所述煤层布置，也可以平行所述煤层顶板或所述煤层底板在所述煤层中布置，并且按一定的间距和角度排列组合构成截流卸压钻孔带,所述截流卸压钻孔带将所述煤层顶板与所述煤层底板之间的所述煤层分割为区段单元体；
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述致裂泄压抽采钻孔为多钻孔布置，其布置在所述区段单元体t内。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述分区段单元体可沿着所述煤层的走向布置，也可以沿着所述煤层倾斜方向按一定的高度阶段布置，也可以同时沿着所述煤层的走向和所述煤层倾斜方向布置。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述截流卸压钻孔可穿透多煤层与相应煤层的
煤层顶板和煤层底板构成不同的分区段单元体。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本分区单元体瓦斯治理方法采用截流卸压钻孔将高瓦斯突出煤层划分为无数个独立治理单元体，用致裂抽采钻孔抽采单元体瓦斯，截流卸压钻孔深度长于制裂抽采钻孔，依据采煤工作长度和掘进工作面长度确定，开采煤层瓦斯抽采时间短，抽采效率高，提升了掘进与采煤工作施工效率，极大程度地避免煤与瓦斯突出的灾害发生，保证安全生产。
12.为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例，包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
13.图1为本发明原理示意图；
14.图2为倾斜煤层时沿煤层倾向分区段单元体划分示意图；
15.图3为倾斜煤层掘进所施工巷道布置示意图
16.图4为倾斜煤层掘进煤层底板工艺巷内钻孔布置示意图
17.图5为倾斜煤层采煤工作面内钻孔布置示意图
18.图6为倾斜煤层采煤工作面内钻孔剖视布置示意图
19.图7为倾斜煤层采煤工作面致裂泄压抽采钻孔布置示意图
20.图8为倾斜煤层采煤工作面内截流卸压钻孔布置示意图
21.图9为近水平煤层掘进瓦斯治理剖视布置示意图；
22.图10为近水平煤层掘进瓦斯治理俯视图；
23.图11为倾斜多煤层瓦斯治理示意图。
具体实施方式
24.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，本领域普通技术人员在没有做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。
25.参阅图1：一种分区段单元体瓦斯治理工艺方法，包括煤层1、煤层顶板2、煤层底板3、截流卸压钻孔4、致裂泄压抽采钻孔5等组成，所述截流卸压钻孔4将所述煤层顶板2与所述煤层底板3之间的所述煤层1分割为区段单元体t，在所述区段单元体t内施工所述致裂泄压抽采钻孔5。
26.截流卸压钻孔4按一定角度k
°
穿透所述煤层1布置，也可以平行所述煤层顶板2或所述煤层底板3在所述煤层1中布置，并且按一定的间距ln和角度k
°
排列组合构成截流卸压钻孔带lx,所述截流卸压钻孔带lx将所述煤层顶板2与所述煤层底板3之间的所述煤层1分割为区段单元体。
27.致裂泄压抽采钻孔5为多钻孔，其布置在所述区段单元体t内。
28.分区段单元体t可以沿着所述煤层1的走向布置长度为lx多个所述分区段单元体t，也可以沿着所述煤层1的倾斜方向上以阶段h高度布置多个所述分区段单元体t，也可以同时沿着所述煤层1的走向和所述煤层1的倾斜方向上布置多个所述分区段单元体t。
29.下面根据煤矿开采煤层的掘进与采煤具体情况加以说明该工艺方法：
30.案例一：该工艺方法用于倾斜煤层掘进工程的瓦斯的治理
31.参阅图1、图2、图3、图4，在倾斜煤层1中施工巷道b，为确保施工巷道b的安全，首先要治理倾斜煤层1中的瓦斯后方可施工巷道b，其工艺规程如下：
32.首先在所述煤层顶板2或所述煤层底板3内施工所述工艺巷a，在所述工艺巷a内，本案例工艺巷a布置在述煤层底板3内，在所述工艺巷a靠近所述煤层1侧的巷道面上，按照ly间距，按照k
°
向所述煤层顶板1施工所述截流卸压钻孔4，所述截流卸压钻孔4穿透所述煤层1组合成所述截流卸压钻孔带lx，通过
①②③④
截流卸压钻孔带、
⑤⑥⑦⑧
截流卸压钻孔带、
②③⑥⑧
截流卸压钻孔带、
①④⑤⑦
截流卸压钻孔带围成所述区段单元体t，在所述工艺巷a靠近所述煤层1侧的巷道面上向所述区段单元体t内施工多个所述致裂泄压抽采钻孔5；所述截流卸压钻孔带lx卸掉所述煤层顶板2和所述煤层底板3给所述煤层1的矿山压力和所述区段单元体t以外的瓦斯压力，隔断所述区段单元体t以外瓦斯向所述区段单元体t内的渗透，利用所述致裂泄压抽采钻孔5，在致裂所述煤层1的同时抽采所述区段单元体t内的瓦斯，使所述区段单元体t内的瓦斯压力和瓦斯含量达到施工安全要求。所述区段单元体t沿着所述煤层1的走向布置多个，从而构成为所述巷道b需要施工长度的安全施工环境。
33.案例二：该工艺方法用于倾斜煤层采煤前的瓦斯的治理
34.参阅图1、图2、图3、图5、图6、图7、图8所示，在倾斜煤层1中按照高度h施工两个或多个所述巷道b，为确保相邻两个巷道b的采煤安全，首先要治理相邻两个巷道b之间所述煤层1的瓦斯，使其达到安全开采要求后方可采煤，其工艺规程如下：
35.在相邻的两个所述巷道b区段h范围内，在下水平所述巷道b内平行所述煤层顶板2，在所述煤层1内按照k
°
向上施工所述截流卸压钻孔4，并按照ln距离排列组合构成所述截流卸压钻孔带lx，沿着煤层走向用所述截流卸压钻孔带lx，将所述煤层顶板2和所述煤层底板3之间的将述煤层1分区长度为lz的多个所述区段单元体t；在下水平所述巷道b内向所述区段单元体t上施工多个所述致裂泄压抽采钻孔5；所述截流卸压钻孔带lx卸掉所述煤层顶板2和所述煤层底板3给所述煤层1的矿山压力和所述区段单元体t以外瓦斯压力，隔断所述区段单元体t以外瓦斯瓦斯向所述区段单元体t内的渗透，利用所述致裂泄压抽采钻孔5在致裂所述煤层1的同时抽采所述区段单元体t内的瓦斯，使所述区段单元体t内瓦斯压力和瓦斯含量达到施工安全要求。所述区段单元体t沿着所述煤层1的走向有多个，从而为所开采的所述煤层1达到安全施工环境。
36.案例三：该工艺方法用于近水平煤层巷道掘进前的瓦斯治理
37.参阅图9、图10所示，在近水平煤层施工巷道b过程中，首先要消除施工区域中的煤层瓦斯达到安全要求后方可施工，其施工采用分段推进施工工艺过程：首先施工钻耳场，在钻耳场内，在所述掘进巷道b的宽度以外，平行于所述煤层顶板2，在所述煤层1内按一定角度k
°
和间距ln施工所述截流卸压钻孔4，其排列组合构成所述截流卸压钻孔带lx，所述截流卸压钻孔带lx与所述煤层顶板2、所述煤层底板3构成所述区段单元体t，所述区段单元体t长度为lz，其宽度为lh,所述区段单元体t的宽度lh大于所述巷道b的宽度，沿煤层走向上采
用多段施工所述区段单元体t，循循渐进向前推进完成所述巷道b；所述截流卸压钻孔带lx卸掉所述煤层顶板2和所述煤层底板3给所述煤层1的矿山压力和所述区段单元体t以外瓦斯压力，隔断所述区段单元体t以外的瓦斯向所述区段单元体t内渗透，利用所述致裂泄压抽采钻孔5首先致裂所述煤层1使所述煤层1产生裂隙，同时抽采所述区段单元体t内瓦斯，使所述区段单元体t内瓦斯压力和瓦斯含量达到施工安全要求。
38.参阅图11，对于多层煤并存，所述截流卸压钻孔可穿透多煤层与相应煤层的煤层顶板和煤层底板构成不同的分区段单元体，做到同步治理多煤层群中不同煤层中的瓦斯。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。