一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，它包括岩巷，所述岩巷内部有垂直开挖的掘进面，所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为15m的地方钻有一号前探钻孔；所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为10m的地方钻有二号前探钻孔；所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为5m的地方钻有三号前探钻孔；所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为2m的掘进面采用斜面结构，所述斜面结构上钻有多行、多列排放孔，排放孔规律的布置在斜面结构上。采用本系统进行揭煤，可使揭煤工序简单、施工方便、成本较低。
【专利说明】
一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种缓倾斜煤层石门揭煤的防突系统，尤其是适用于地质条件较复杂、围岩不稳定，且矿井技术水平不高的小型矿井的石门揭煤防突。
【背景技术】
[0002]为保障矿山的安全生产，实现矿山的可持续发展，需掘进一系列具有一定功能的水平巷道，例如:主平硐、回风平硐、回风石门、运输石门及排水石门等。有些水平巷道布置在矿体内或矿体外，有些水平巷道的布置需与矿体的走向垂直或斜交。这些与矿体走向垂直或斜交的水平岩石巷道称为石门。在煤矿石门掘进过程中不可避免的要穿过煤层。煤层中含游离态及吸附态的瓦斯，有的煤层瓦斯含量低，有的煤层瓦斯含量高且具有一定的压力，当瓦斯压力达到一定值后将被认定为突出煤层，在突出煤层进行石门掘进时极易发生突出事故。
[0003]煤与瓦斯突出是煤炭地下采掘工程中产生的一种强烈的复杂动力现象，煤与瓦斯突出一旦发生，将在米掘工作面内以极短的时间内喷出大量的煤与瓦斯，同时产生的冲击波能摧毁采掘设备，破坏通风系统，作业人员可能被掩埋和瓦斯窒息死亡的危险。目前关于石门煤与瓦斯突出防治的技术措施主要有:瓦斯超前探测及监测、瓦斯抽放、金属骨架加固围岩体。
[0004](I)瓦斯超前探测及监测
[0005]按照行业规定，在有突出危险区域施工石门时需进行超期探测，同时对空气中的瓦斯含量进行监测。通过超期探测可对煤层的赋存情况、瓦斯压力等进行探测;对空气中瓦斯的含量的监测可及时掌握瓦斯的涌出情况，这对瓦斯突出起到预测预报的作用。但需与防突措施有机结合，才能有效防止石门揭煤过程中的煤与瓦斯的突出。
[0006](2)施工专用的瓦斯抽放巷来进行防突
[0007]通过在煤层底板中施工专用的瓦斯抽放巷，最大限度地实现煤层中瓦斯的排放，使瓦斯压力降低，从而有效预防石门揭煤时的突出事故。但此技术需在岩层中施工瓦斯抽放巷，存在工期长、造价高的现象；
[0008](3)采用金属骨架加强围岩体的支护
[0009]在石门揭煤时，通过采用金属骨架加强巷道围岩体的支护，可较好地维持围岩稳定。但由于金属骨架和围岩体之间没有粘结在一起，致使金属骨架抵抗围岩体变形的效果不理想。
[0010]这些技术措施在防治煤与瓦斯突出方面起到了很好的效果，这些技术适用于技术装备水平高的大中型矿井，同时对煤岩体的赋存条件、地质条件要求较高。不适用于地质条件较复杂且技术水平不高的小型矿井。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于提供一种适合地质条件较复杂、具有突出危险的小型矿井的石门揭煤的防突系统，采用本系统进行揭煤，可使揭煤工序简单、施工方便、成本较低。
[0012]为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案:一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，它包括岩巷，所述岩巷内部有垂直开挖的掘进面，所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为15m的地方钻有一号前探钻孔;所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为1m的地方钻有二号前探钻孔;所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为5m的地方钻有三号前探钻孔;所述岩巷的掘进方向上距离煤层法线距离为2m的掘进面采用斜面结构，所述斜面结构上钻有多行、多列排放孔，排放孔规律的布置在斜面结构上。
[0013]所述一号前探钻孔、二号前探钻孔和三号前探钻孔钻进煤层的深度为0.5m。
[0014]所述一号前探钻孔和二号前探钻孔钻进方向的夹角为5°，所述二号前探钻孔和三号前探钻孔平行布置。
[0015]所述排放孔的数量共有43个。
[0016]所述排放孔的长度为30m，孔径为75mm。
[0017]所述掘进面两侧和顶部排放孔的外轮廓线距离石门的距离至少为6m，掘进面底部排放孔的外轮廓线距离石门的距离至少为3.5m。
[0018]本实用新型有如下有益效果:
[0019]在地质构造较复杂、矿井技术水平不高的小型矿井的石门揭煤的防突技术系统中，包括:施工超前探孔、石门断面刷面、施工排放孔、瓦斯自然排放及效检四个主要部分。
[0020]1、在不同位置处施工超前探孔:地质构造较复杂时，在石门不同位置处施工超前探孔，用以准确掌握煤岩的位置关系、煤层赋存状态、地质构造、瓦斯情况等；当石门离煤层法线距离不足5m且大于2m时，每班掘进前需施工I个探测孔，从而保证岩柱厚度不小于2m。
[0021]2、采用密集排放孔排放瓦斯:施工较多的排放孔进行瓦斯的自然排放，通过密集排放孔实现瓦斯的自然排放。施工设备少、工序简单、成本低，排放效果较好。
[0022]3、石门断面刷面采用斜面结构:根据石门在岩层、煤层中围岩稳定性不同的特点，采取在岩层、煤层中施工不同的断面形状及采取不同的支护形式，从而保证石门的稳定性。
[0023]4、超期钻孔、石门断面刷面、排放孔、瓦斯自然排放及效检的防突系统:在以往的揭煤技术中主要集中在在煤体卸压或煤岩体加固方面，未形成较为完善的防突技术系统。本石门揭煤的防突系统中，把超前钻孔、石门断面刷面、密集排放孔及瓦斯自然排放及效检有机地结合起来，其实用性强，可有效指导小型矿井的石门揭煤。
[0024]5、适用范围广:目前的石门揭煤的防突技术适用于技术装备水平高的大中型矿井，同时对煤岩体的赋存条件、地质条件要求较高。但在地质构造较复杂、技术水平较低的小型矿井，如仍采用这些技术，将出现防突成本高、现场技术力量缺乏的现象，致使防突效果不理想。如采用本系统进行石门揭煤，现场技术人员易掌握，施工方便、防突成本较低。
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]图1为本实用新型的超前探孔布置断面结构示意图。
[0027]图2为本实用新型的超前探孔布置主视图。
[0028]图3为本实用新型的超前探孔布置左视图。
[0029]图4为本实用新型的掘进面的斜面结构示意图。
[0030]图5为本实用新型的排放孔布置主视图。
[0031 ]图6为本实用新型的排放孔布置断面图。
[0032]图7为本实用新型的排放孔布置俯视图。
[0033]图中:岩巷1、掘进面2、煤层3、一号前探钻孔4、二号前探钻孔5、三号前探钻孔6、斜面结构7、排放孔8。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0035]如图1-7所示，一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，它包括岩巷I，所述岩巷I内部有垂直开挖的掘进面2，所述岩巷I的掘进方向上距离煤层3法线距离为15m的地方钻有一号前探钻孔4;所述岩巷I的掘进方向上距离煤层3法线距离为1m的地方钻有二号前探钻孔5;所述岩巷I的掘进方向上距离煤层3法线距离为5m的地方钻有三号前探钻孔6;所述岩巷I的掘进方向上距离煤层3法线距离为2m的掘进面2采用斜面结构7，所述斜面结构7上钻有多行、多列排放孔8，排放孔8规律的布置在斜面结构上。
[0036]进一步的，所述一号前探钻孔4、二号前探钻孔5和三号前探钻孔6钻进煤层3的深度为0.5m。
[0037]进一步的，所述一号前探钻孔4和二号前探钻孔5钻进方向的夹角为5°，所述二号前探钻孔5和三号前探钻孔6平行布置。
[0038]进一步的，所述排放孔8的数量共有43个。
[0039]进一步的，所述排放孔8的长度为30m，孔径为75mm。
[0040]进一步的，所述掘进面2两侧和顶部排放孔8的外轮廓线距离石门的距离至少为6m，掘进面2底部排放孔8的外轮廓线距离石门的距离至少为3.5m。
[0041 ]本实用新型的具体施工过程和工艺流程为:
[0042]一、超前探孔
[0043]在掘进过程中，距煤层法线距离为15m、10m、5m的位置处，向煤层3钻进三个前探钻孔，钻孔必须穿透煤层，并进入煤层顶板0.5m;当在距煤层法线距离为2m位置之间掘进时，每班掘进前需施工I个探测孔。
[0044]二、石门断面刷面
[0045]在掘进过程中，当掘进到距煤层法线距离为2m时，停止掘进工作，把掘进面2刷成斜面结构7。
[0046]三、排放孔
[0047]按照图5-7中排放孔设计图施工密集排放孔，排放孔主要参数为:
[0048]1)排放半径^0.6111，孔径:(})75臟。
[0049]2)钻孔长度:30m，钻孔数量43个。
[0050]3)钻孔控制范围:石门两侧和上部轮廓线外至少6m，石门底部至少控制3.5m。
[0051 ]四、瓦斯自然排放及效检
[0052]瓦斯自然排放一段时间后，按照《防治煤与瓦斯突出规定》的相关要求进行效检，效检合格后采用远距离震动爆破一次性揭穿煤层。
[0053]本实用新型的装置具体工作原理为:
[0054]1、超前探孔。在掘进工作面距煤层法线距离分别为15米、10米、5米的位置时，向煤层施工3个前探钻孔，钻孔必须穿透煤层，并进入煤层顶板0.5米。准确掌握煤岩的位置关系、煤层赋存状态、地质构造、瓦斯情况等，并详细作好记录。
[0055]当岩巷距煤层不足5m且大于2m掘进时，为防止岩巷误穿煤层，施工单位每班进尺前，必须在巷道顶部正中间打一探测孔，从而保证岩柱厚度不小于2m。
[0056]2、石门断面刷面。
[0057]3、施工排放孔。采取密集排放钻孔措施，钻孔的控制范围:石门两侧和上部轮廓线外至少6米，石门底部至少控制3.5米。通过密集排放孔实现瓦斯的自然排放。
[0058]4、瓦斯自然排放及效检。瓦斯自然排放一段时间后，按照《防治煤与瓦斯突出规定》的相关规定进行效检，效检合格后，采用远距离震动爆破一次性揭穿煤层;如不合格，继续排放直至合格。
[0059]通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
【主权项】
1.一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:它包括岩巷(I)，所述岩巷(I)内部有垂直开挖的掘进面(2)，所述岩巷(I)的掘进方向上距离煤层(3)法线距离为15m的地方钻有一号前探钻孔(4);所述岩巷(I)的掘进方向上距离煤层(3)法线距离为1m的地方钻有二号前探钻孔(5);所述岩巷(I)的掘进方向上距离煤层(3)法线距离为5m的地方钻有三号前探钻孔(6);所述岩巷(I)的掘进方向上距离煤层(3)法线距离为2m的掘进面(2)采用斜面结构(7)，所述斜面结构(7)上钻有多行、多列排放孔(8)，排放孔(8)规律的布置在斜面结构上。2.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:所述一号前探钻孔(4)、二号前探钻孔(5)和三号前探钻孔(6)钻进煤层(3)的深度为0.5m。3.根据权利要求2所述的一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:所述一号前探钻孔(4)和二号前探钻孔(5)钻进方向的夹角为5°，所述二号前探钻孔(5)和三号前探钻孔(6)平行布置。4.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:所述排放孔(8)的数量共有43个。5.根据权利要求4所述的一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:所述排放孔(8 )的长度为30m，孔径为7 5mm。6.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下石门揭煤的防突系统，其特征在于:所述掘进面(2)两侧和顶部排放孔(8)的外轮廓线距离石门的距离至少为6m，掘进面(2)底部排放孔(8)的外轮廓线距离石门的距离至少为3.5m。
【文档编号】E21F7/00GK205532692SQ201620334572
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】吴秀仪
【申请人】三峡大学