一种上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿瓦斯防治技术，属于矿井瓦斯防治领域，特别是涉及一种上覆巨厚火成岩下的煤层瓦斯抽采方法。
技术背景
[0002]瓦斯是煤矿井下有害气体的总称，一般专指甲烷(CH4),主要存在于煤层与围岩内，具有可燃、可爆、使人窒息等性质。上覆火成岩，尤其是在上覆巨厚火成岩(厚度
100m)的条件下开采煤层，往往因巨厚火成岩的影响而使煤岩冲击、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、燃烧与窒息等灾害频繁发生。随着开采深度不断向下延伸，埋藏在地层深部的火成岩对煤层开采影响越来越严重，安全威胁越来越大。
[0003]上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯具有如下特点:
I)采空区和邻近煤层的瓦斯容易通过孔隙与裂隙通道向离层区域聚集。
[0004]2)回采工作面和上隅角瓦斯浓度容易超限。
[0005]3)巨厚火成岩在采后起“复合固支梁”作用，使两端承受火成岩的自重和上部岩层的重力及弯矩力，易使两端煤层出现应力集中现象，形成高应力区，协同地应力和瓦斯压力的耦合作用，容易诱发煤与瓦斯突出。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种可以有效的防止回采工作面和上隅角瓦斯浓度超限的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯抽采方法，本发明具有施工成本低、预抽时间短和安全管理方便等优点。
[0007]本发明解决上述技术问题的技术方案包括如下步骤:
1)在回采工作面的回风平巷底板上，沿回风平巷走向方向每隔一段距离，垂直于回风平巷掘一直通煤层顶板的联络巷道，在联络巷道达到煤层顶板后，再沿平行于回风平巷方向掘一高位钻场；
2)根据回采工作面上隅角瓦斯浓度传感器显示的瓦斯浓度大小情况，在每个高位钻场内施工3?15个高位钻孔，且高位钻孔的终孔位置位于巨厚火成岩下的离层区域和裂隙带区域；
3)对每个高位钻孔进行封孔处理，并用支管连接到瓦斯抽采管路中；
4)启动瓦斯抽采泵，抽采采空区中裂隙带和离层区域所富集的瓦斯。
[0008]上述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法中，步骤I)中相邻的两个高位钻场间的距离为80?90m。
[0009]上述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法中，步骤2)中相邻两个高位钻场间高位钻孔的压茬距离为25-35m。
[0010]上述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法中，步骤I)中高位钻场的尺寸为
2.3mX 4mX 6m。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明不需要施工专门的底板岩巷，克服了传统的底板岩巷网格式上向穿层钻孔抽采方法施工巷道工程量大、投资成本高、施工周期长的缺陷；本发明采用高位钻孔抽采法对瓦斯进行抽采，有效防止了回采工作面与上隅角瓦斯浓度超限；本发明的高位钻孔终孔位置位于采空区上方的裂隙带和离层区域内，使得每个高位钻孔的瓦斯抽采浓度最大化；本发明具有施工成本低、预抽时间短和安全管理方便优点。
【附图说明】
[0012]图1是上覆巨厚火成岩下煤层开采过程中采空区三带发展与瓦斯运移剖面示意图。
[0013]图2是上覆巨厚火成岩下工作面高位钻场中高位钻孔布置平面示意图。
[0014]图中:1 一煤层；2—回采工作面；3—采空区；4一瓦斯；5—裂隙带；6—离层区域；7—离层区域在倾斜方向发展边界；8—两端高应力集中区；9一巨厚火成岩；10 —回风平巷；11 一进风平巷；12 —闻位钻场；13 —闻位钻孔；14一相邻两闻位钻场间闻位钻孔的压巷距尚；15—瓦斯抽米管路；16—联络巷道。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0016]如图1、2所示，煤层I上覆巨厚火成岩9时，在采动下覆煤层I后，若采空区3使用全部垮落法管理顶板时，则煤层I上部岩层垮落至巨厚火成岩9的底板时终止，致使巨厚火成岩9的下方形成离层区域6。随着工作面的不断推进，采空区3的悬空面积加大，由于巨厚火成岩9的阻挡作用，使下部采空区难以重新密实，孔隙与裂隙通道相当发达。采空区3和邻近煤层瓦斯容易通过孔隙与裂隙通道在离层区域6富集，容易使回采工作面2和上隅角瓦斯浓度超限。而且，巨厚火成岩在采后起“复合固支梁”作用，使两端承受巨厚火成岩9的自重和上部岩层的重力及弯矩力，易使两端煤层出现应力集中现象，形成两端高应力集中区8，协同地应力和瓦斯压力的耦合作用，容易诱发煤与瓦斯突出。因此，煤层开采前须严格按照我国《煤与瓦斯突出防治规定》中的两个“四位一体”。
[0017]为了防止回采工作面2和上隅角的瓦斯浓度不超限，则对采空区3的瓦斯4进行抽采处理。采空区3的瓦斯抽采方法很多，但在上覆巨厚火成岩条件下，采空区3的裂隙带5及离层区域6富集大量瓦斯4，则适宜选择高位钻孔抽采法。其具体步骤如下:
I)在回采工作面2的回风平巷10的底板上，沿回风平巷10的走向方向每隔80?90m的距离，垂直于回风平巷10掘一联络巷道16，联络巷道16连通回风平巷10和煤层的顶板；在联络巷道16掘至煤层顶板后，再掘一个2.3mX4mX6m的平行于平巷10的高位钻场12。
[0018]2)根据回采工作面2上隅角瓦斯浓度传感器显示的瓦斯浓度大小情况，在高位钻场12内施工3?15个高位钻孔13，高位钻孔13的终孔位置位于采空区3上方的裂隙带5和离层区域6内。相邻两个高位钻场12间的高位钻孔13压茬距离为30m。
[0019]3)对每个高位钻孔13进行封孔处理，并用支管连接到瓦斯抽采管路15中。
[0020]4)启动瓦斯抽采泵，抽采空区3中裂隙带5和离层区域6所富集的瓦斯。瓦斯通过高位钻孔13源源不断进入瓦斯抽采管路15中，避免了采空区3的瓦斯4在风流作用下涌入回采工作面2和上隅角，确保安全、高效开采。
【主权项】
1.一种上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法，包括如下步骤: 1)在回采工作面的回风平巷底板上，沿回风平巷走向方向每隔一段距离，垂直于回风平巷掘一直通煤层顶板的联络巷道，在联络巷道达到煤层顶板后，再沿平行于回风平巷方向掘一高位钻场； 2)根据回采工作面上隅角瓦斯浓度传感器显示的瓦斯浓度大小情况，在每个高位钻场内施工3?15个高位钻孔，且高位钻孔的终孔位置位于巨厚火成岩下的离层区域和裂隙带区域； 3)对每个高位钻孔进行封孔处理，并用支管连接到瓦斯抽采管路中； 4)启动瓦斯抽采泵，抽采采空区中裂隙带和离层区域所富集的瓦斯。
2.根据权利要求1所述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法，步骤I)中相邻的两个高位钻场间的距离为80?90m。
3.根据权利要求1所述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法，步骤I)中的高位钻场的尺寸为2.3m X 4m X 6m。
4.根据权利要求1所述的上覆巨厚火成岩下煤层瓦斯的抽采方法，步骤2)中相邻两个高位钻场间的高位钻孔压茬距离为25-35m。
【专利摘要】本发明公开了一种上覆巨厚火成岩下的煤层瓦斯抽采方法，包括如下步骤：1）在回采工作面的回风平巷底板上沿回风平巷走向方向掘多个直通煤层顶板的联络巷道，在联络巷道达到煤层顶板后，再沿平行于回风平巷方向掘一高位钻场；2）根据回采工作面上隅角瓦斯浓度传感器显示的瓦斯浓度，在每个高位钻场内施工高位钻孔，且高位钻孔的终孔位置位于离层区域和裂隙带区域；3）对每个高位钻孔封孔，并用支管连接到瓦斯抽采管路中；4）启动瓦斯抽采泵，抽采采空区中裂隙带和离层区域的瓦斯。发明使得每个高位钻孔的瓦斯抽采浓度能够最大化，有效防止回采工作面与上隅角的瓦斯浓度超限；发明具有施工成低、预抽时间短和安全管理方便等优点。
【IPC分类】E21F7-00
【公开号】CN104564127
【申请号】CN201510072789
【发明人】罗文柯, 施式亮, 李润求
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月12日