一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法与流程

本发明属于煤矿开采，更具体地说，涉及一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法。

背景技术：

1、开采煤层厚度较大的高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井，在综采面回采前，需要对全厚度煤层进行覆盖瓦斯抽采，即钻孔要对整个厚度的煤层进行抽采达标后方可进行回采作业。针对厚煤层的瓦斯抽采技术主要采用顺层钻孔抽采、底抽巷穿层钻孔抽采、地面井瓦斯抽采及多种措施相结合的方法，对消除煤层的突出危险性及降低煤层内瓦斯含量有极大的优势，不同措施的应用主要差别是抽采达标的时间及所施工的钻孔工程量大小。而针对已抽采达标且具备生产条件的综采面，极易发生瓦斯事故主要发生在工作面的初采阶段。

2、由于初采期间煤层顶板还未垮落，主采煤层被采出后煤层上方的顶板覆岩处于悬臂梁的受力状态，只有上部的覆岩重力大于煤层顶板的粘结力后，顶部的覆岩会短时间向下部的采空区域下倾垮塌。为针对综采面初采期间因采空区未形成造成的漏风大、顶板大面积垮塌造成瓦斯瞬间压出等因素所造成的瓦斯超限事故，普遍的做法是加大工作面风量、采用预裂爆破等措施进行强化措施加强管理，对缓解工作面初采瓦斯超限或预防瓦斯事故有一定的效果，该措施也在产煤地区得到成熟应用。但针对开采煤层厚度达到20-50m甚至50m以上的超特厚产煤地区而言，仅靠综采面的加大风量、爆破放顶难以解决超特厚煤层综采面的瓦斯问题。因此，针对我国开采煤层厚度超过20m以上的超特厚煤层，提出了一种预防综采面初采期间瓦斯超限的防治方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，该方法是在传统的综采面初采所采用加大风量、初采前爆破放顶的基础上，采用多种全新的瓦斯抽采方法，对综采面采高上部未暴露煤体中的瓦斯进行拦截抽采，实现及时在煤体产生应力卸载裂隙出现的同时，即实现了煤体内瓦斯的及时抽采，避免大量放顶垮落的煤炭垮塌所造成的大体量瓦斯瞬间释放所造成的瓦斯超限事故发生。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、本发明提供的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，包括如下步骤：

4、a、在超特厚煤层规划巷道布置时，需要在采区边界施工一条主要进风巷、一条主要回风巷及盘区泄水巷，使盘区内主要综放工作面能达到独立通风并实现u型通风；

5、b、在综放工作面开始回采至工作面顶板初次垮落的这一回采区间称之为顶板初次来压，在顶板初次来压之前的这一段生产过程为工作面初采；在工作面初采阶段，除采用薄煤层或中厚煤层所采用的加大风量、预裂爆破放顶常规措施外，还采用多种抽采措施来拦截煤层采高之上的放顶煤体瓦斯；

6、c、在工作面回采前，在与工作面两侧的巷道相邻的巷道内施工钻场，在钻场内向综放面开采高度之上的预放顶煤体进行定向拦截抽采；

7、d、在工作面开采之前或工作面形成过程中，在泄水巷提前施工顺层钻孔，钻孔在泄水巷的巷道壁顶部施工，确保钻孔终孔位于工作面未垮落的实体煤不同的高度范围；

8、e、为预防工作面上隅角瓦斯超限，在工作面回风巷一侧在巷道内向上方未垮落的煤体内施工短钻孔，钻孔迎着工作面回采推进方向，实现煤体垮塌前进行拦截抽采。

9、进一步地，步骤a中，盘区边界的一条主要进风巷与进风大巷相连通，盘区边界的一条主要回风巷与回风大巷相连通，盘区进风巷与采区回风巷之间为盘区泄水巷，实现全风压通风。

10、进一步地，在采面边界布置盘区回风巷，实现采面煤炭生产期间大量瓦斯涌出时回风风量的适当分配，即采面的回风一部分通过采面回风巷流出，一部分通过采面回风巷与盘区泄水巷之间的巷道流出，实现采面回风瓦斯的分流。

11、进一步地，步骤b中，初采阶段的加大风量常规措施，即按照工作面作业规程设计的正常生产期间的通风风量基础，初采阶段工作面的供风量为设计风量的1.2-1.5倍。

12、进一步地，步骤b中，预裂爆破放顶即在综放工作面开始回采前，在预放顶的煤体中或上部的顶板岩层中施工炮眼并爆破。

13、进一步地，步骤c中，在工作面相邻的两条巷道间隔施工钻场，钻场内施工多排定向长钻孔，实现钻孔对工作面未垮落煤体的全覆盖。

14、进一步地，钻场在综放工作面临近巷道内开口，钻场与巷道走向呈夹角设置，钻场朝向工作面后退回采推进方向；综放工作面两侧巷道施工的定向钻孔呈夹角设置，在开采煤层高度之上的未垮落煤体内存在空间上的重叠和交叉，可实现顶部煤体因采动卸压影响导致应力释放，煤体内瓦斯释放的同时被钻孔抽采排出。

15、进一步地，步骤d中，泄水巷在工作面巷道施工前已经形成，利用综放工作面初采前或初采期间顶板未垮落前对工作面采高之上的煤体进行卸压抽采。

16、进一步地，钻孔沿工作面切眼的倾向长度范围布置，钻孔分两排或三排施工，呈三花眼或五花眼布置，位于巷道下部的一排钻孔的终孔处于最高的层位，巷道上部的最上一排钻孔的终孔位于最低的层位，实现不同层位钻孔交错布置。

17、进一步地，步骤e中，回风巷一侧的短钻孔在初采阶段施工，钻孔长度要根据穿过开采煤层高度上方未垮落煤体的厚度而定；钻孔向回风巷顶部上方的实体煤施工，实现钻孔斜向上穿过上方的实体煤，并确保钻孔的终孔进入煤层上方的岩体。

18、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

19、在传统的综采面初采所采用加大风量、初采前爆破放顶的基础上，本发明采用多种全新的瓦斯抽采方法，对综采面采高上部未暴露煤体中的瓦斯进行拦截抽采，实现及时在煤体产生应力卸载裂隙出现的同时，即完成了煤体内瓦斯的及时抽采，避免大量放顶垮落的煤炭垮塌所造成的大体量瓦斯瞬间释放所造成的瓦斯超限事故发生。

技术特征：

1.一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤a中，盘区边界的一条主要进风巷与进风大巷相连通，盘区边界的一条主要回风巷与回风大巷相连通，盘区进风巷与采区回风巷之间为盘区泄水巷，实现全风压通风。

3.如权利要求2所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，在采面边界布置盘区回风巷，实现采面煤炭生产期间大量瓦斯涌出时回风风量的适当分配，即采面的回风一部分通过采面回风巷流出，一部分通过采面回风巷与盘区泄水巷之间的巷道流出，实现采面回风瓦斯的分流。

4.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤b中，初采阶段的加大风量常规措施，即按照工作面作业规程设计的正常生产期间的通风风量基础，初采阶段工作面的供风量为设计风量的1.2-1.5倍。

5.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤b中，预裂爆破放顶即在综放工作面开始回采前，在预放顶的煤体中或上部的顶板岩层中施工炮眼并爆破。

6.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤c中，在工作面相邻的两条巷道间隔施工钻场，钻场内施工多排定向长钻孔，实现钻孔对工作面未垮落煤体的全覆盖。

7.如权利要求6所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，钻场在综放工作面临近巷道内开口，钻场与巷道走向呈夹角设置，钻场朝向工作面后退回采推进方向；综放工作面两侧巷道施工的定向钻孔呈夹角设置，在开采煤层高度之上的未垮落煤体内存在空间上的重叠和交叉，可实现顶部煤体因采动卸压影响导致应力释放，煤体内瓦斯释放的同时被钻孔抽采排出。

8.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤d中，泄水巷在工作面巷道施工前已经形成，利用综放工作面初采前或初采期间顶板未垮落前对工作面采高之上的煤体进行卸压抽采。

9.如权利要求8所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，钻孔沿工作面切眼的倾向长度范围布置，钻孔分两排或三排施工，呈三花眼或五花眼布置，位于巷道下部的一排钻孔的终孔处于最高的层位，巷道上部的最上一排钻孔的终孔位于最低的层位，实现不同层位钻孔交错布置。

10.如权利要求1所述的一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，其特征在于，步骤e中，回风巷一侧的短钻孔在初采阶段施工，钻孔长度要根据穿过开采煤层高度上方未垮落煤体的厚度而定；钻孔向回风巷顶部上方的实体煤施工，实现钻孔斜向上穿过上方的实体煤，并确保钻孔的终孔进入煤层上方的岩体。

技术总结
本发明公开了一种超特厚煤层综放工作面初采预防瓦斯超限的防治方法，在超特厚煤层规划巷道布置时，在采区边界施工一条主要进风巷、一条主要回风巷及盘区泄水巷；在顶板初次来压之前的这一段生产过程为工作面初采；在工作面回采前，在与工作面两侧的巷道相邻的巷道内施工钻场，在钻场内向综放面开采高度之上的预放顶煤体进行定向拦截抽采；在工作面开采之前或工作面形成过程中，在泄水巷提前施工顺层钻孔，钻孔在泄水巷的巷道壁顶部施工，确保钻孔终孔位于工作面未垮落的实体煤不同的高度范围；为预防工作面上隅角瓦斯超限，在工作面回风巷一侧在巷道内向上方未垮落的煤体内施工短钻孔，钻孔迎着工作面回采推进方向，实现煤体垮塌前进行拦截抽采。

技术研发人员：马金魁,田富超,郭怀广,郭晓敏,苏伟伟,李杰,王春光,孙波,许江涛,高宏,许幸福,范尚崇,邓兆睿,靳鹏,康长豪,司一童,苏嘉豪,赵康森,赵欣,李千慧
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14