一种综采工作面瓦斯综合治理方法与流程

1.本发明属于瓦斯治理技术领域，具体涉及一种综采工作面瓦斯综合治理方法。

背景技术：

2.在煤与瓦斯突出的矿井，瓦斯压力大，瓦斯含量高，采用一次性采全高大采高采煤工艺，单产水平高，生产强度大，工作面初回采期间瓦斯绝对涌出量高，极容易造成瓦斯超限瓦斯问题，不仅威胁了安全而且制约着生产。为有效解决大采高综采工作面初回采期间的瓦斯问题，有必要开展综采工作面瓦斯治理技术研究。

技术实现要素：

3.本发明针对大采高综采工作面初回采期间的瓦斯问题，提供一种综采工作面瓦斯综合治理方法。
4.本发明采用如下技术方案：一种综采工作面瓦斯综合治理方法，通过采取多种瓦斯治理措施联合实施：优化综采工作面巷道及通风系统降低综采工作面风排瓦斯量；改善初采放顶措施避免初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限；瓦斯抽采技术改进：强化本煤层抽采措施加大本煤层瓦斯抽采量；改进“高-中-低”位钻孔采空区联合抽采技术提高采空区瓦斯抽采量；设计施工底板孔拦截邻近层瓦斯，进行大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯治理，有效避免综采工作面初、回采期间瓦斯超限现象，保障综采工作面的正常生产。
5.本发明的有益效果如下：本发明通过采取多种瓦斯治理措施联合实施：优化综采工作面巷道及通风系统降低综采工作面风排瓦斯量；改善初采放顶措施避免初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限；强化本煤层抽采措施加大本煤层瓦斯抽采量；改进“高-中-低”位钻孔采空区联合抽采技术提高采空区瓦斯抽采量；设计施工底板孔拦截邻近层瓦斯，进行大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯治理，有效避免综采工作面初、回采期间瓦斯超限现象，保障综采工作面的正常生产。
附图说明
6.图1为综采工作面切眼/调车巷巷道布置抽采示意图；图2为工作面炮眼布置示意图；图3为上下隅角炮眼布置图；图4为横川口补充炮眼布置示意图；图5为上隅角侧高位钻孔示意图；图6为普通钻机高位孔剖面图；图7为普通钻机中位孔剖面图；图8为穿透孔剖面图；
图9为底板孔剖面图；图10为初采瓦斯治理钻孔平面图；其中：1-切眼；2-调车巷；3-主进风巷；4-辅助进风巷；5-回风巷；6-抽采管路；7-炮眼；8-顺槽巷；9-切眼侧帮；10-推进侧帮；11-调车巷侧帮；12-横川；13-补充炮眼；14-千米钻机高位孔；15-普通钻机高位孔；16-普通钻机中位孔；17
‑ⅰ
类穿透孔；18
‑ⅱ
类穿透孔；19-底板孔。
具体实施方式
7.本发明通过采取多种瓦斯治理措施联合实施：优化综采工作面巷道及通风系统降低综采工作面风排瓦斯量；改善初采放顶措施避免初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限；强化本煤层抽采措施加大本煤层瓦斯抽采量；改进“高-中-低”位钻孔采空区联合抽采技术提高采空区瓦斯抽采量；设计施工底板孔拦截邻近层瓦斯，进行大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯治理，有效避免综采工作面初、回采期间瓦斯超限现象，保障综采工作面的正常生产。
8.1. 优化综采工作面巷道及通风系统（1）综采工作面设计施工调车巷，满足初采措施钻孔的施工前提，调车巷与工作面切眼间宜布置2-3 个联络横川（可根据工作面长度进行调整），初采期间通过“调车巷横川闭墙＋穿透孔”抽采采空区低层位瓦斯，有效解决采面顶板垮落前采空区瓦斯涌出量大的问题；顺槽巷道上隅角侧第一个横川煤柱长度以35-45m为宜，最佳为40m左右，以确保老顶完全垮落适当推进一段距离后，上隅角侧到达封闭线位置，及时进行初采封闭。
9.（2）将综采工作面简化为“两进一回”通风系统，工作面两侧分别设主进风巷和辅助进风巷，辅助进风巷外侧设回风巷，调车巷和回风巷内设抽采管路，且工作面（切眼）配风量由原先的4000-4500 m3/min降低为3000-3500 m3/min，通过数据统计结合临近5312工作面初采期间瓦斯情况对比发现：减少工作面配风量有助于采空区瓦斯流场的尽快稳定，有助于抽采能力充分发挥作用。如图1所示。
10.2. 初采放顶技术改进通过以往综采工作面初采放顶技术总结，对爆破放顶技术进行了改进，在工作面圈定后在切眼施工6列炮眼（第二列和第五、六列呈掏槽布置，第一、三、四列垂直顶板布置），排距1.5m，炮眼深度为5.5-6m（可根据顶板岩性进行调整），如图2所示。
11.在上、下隅角交叉口处布置专门炮眼，采取4
×
5 炮眼布置方式，布置2 组；切眼/调车巷横川口（切眼侧）要补充炮眼，防止横川口加强支护造成放顶爆破效果差；具体如图3、图4所示。
12.工作面安装完成后进行爆破放顶作业，通过改进初采放顶技术，使顶板在受控状态下垮落，避免了顶板大面积垮落造成瓦斯超限的情况发生，初采期间的风排瓦斯涌出量显著减少。
13.3. 瓦斯抽采技术改进（1）千米钻机高位孔抽采目标：高负压抽采切眼上隅角顶板裂隙圈瓦斯，减少采空区瓦斯来源。
14.钻孔层位：层位在煤层顶板往上30-50m （5-6倍采高）范围，均匀布置，越往工作面
中间越高。
15.覆盖范围：钻孔投影布置在工作面上隅角侧15-60m 范围，终孔间距一般为10m ，起始位置靠近上隅角，投影距离顺槽巷道15-25m，一般为20m，钻孔数量以4-5 个为宜。
16.（2）调车巷普通高、中位孔抽采目标：主要目的是在工作面顶板初步垮落后，高负压抽采切眼上隅角侧顶板裂隙带高浓度瓦斯，减少裂隙带积聚瓦斯量。
17.高位钻孔层位：钻孔轨迹经过切眼顶板以上25-30m层位，终孔层位45-50m 区域。
18.中位钻孔层位：钻孔轨迹经过切眼顶板以上15-20m层位，终孔层位35-45m 区域。
19.覆盖范围：覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3，钻孔间距以15-20m 为宜，终孔点投影距离为推进方向25-30m，第一个钻孔位置距离上隅角15-20m。
20.（3）调车巷穿透孔抽采目标：工作面顶板垮落前大流量抽采低层位、低浓度架顶（或巷道顶）区域瓦斯，避免低层位空间内瓦斯积聚。
21.钻孔层位：ⅰ类钻孔终孔位置位于切眼巷道顶板往上500mm-1000mm 范围，ⅱ类钻孔终孔位置位于切眼巷道顶板往下500mm 范围。
22.覆盖范围：覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3，钻孔间距以15-20m 为宜，第一个钻孔位置距离上隅角15-20m。
23.（4）底板钻孔抽采目标：主要目的是高负压抽采切眼底板邻近层瓦斯，减少采空区瓦斯来源。
24.钻孔层位：钻孔轨迹经过切眼底板穿过5#煤再见矸5米。
25.覆盖范围：覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3（或覆盖整个切眼），钻孔间距以15-20m 为宜，终孔点投影距离为推进方向15-30m；对于掘进期间明显有瓦斯异常涌出地点要加密布置钻孔，后期对切眼底板瓦斯有异常地点可试验千米钻机底板孔。

技术特征：

1.一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：通过采取多种瓦斯治理措施联合实施：优化综采工作面巷道及通风系统降低综采工作面风排瓦斯量；改善初采放顶措施避免初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限；瓦斯抽采技术改进：强化本煤层抽采措施加大本煤层瓦斯抽采量；改进“高-中-低”位钻孔采空区联合抽采技术提高采空区瓦斯抽采量；设计施工底板孔拦截邻近层瓦斯。2.根据权利要求1所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述优化综采工作面巷道及通风系统，包括如下步骤：（1）综采工作面设计施工调车巷，调车巷与工作面切眼间布置若干联络横川，初采期间通过调车巷横川闭墙+穿透孔抽采采空区低层位瓦斯；（2）采用两进一回的通风系统，工作面两侧分别设主进风巷和辅助进风巷，辅助进风巷外侧设回风巷，调车巷和回风巷内设抽采管路，所述通风系统工作面配风量为3000-3500m3/min。3.根据权利要求2所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述调车巷与工作面切眼间的联络横川的数量为2-3个，工作面的顺槽巷道上隅角侧第一个联络横川煤柱长度为35-45m。4.根据权利要求1所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述初采放顶技术改进，包括如下步骤：（1）在工作面圈定后，在切眼施工六列炮眼，其中，第一、三、四列垂直顶板布置，第二、五、六列呈掏槽布置，炮眼的排距为1.5m，炮眼深度为5.5-6m；（2）在上、下隅角交叉口处布置炮眼，采取4
×
5 炮眼布置方式，布置2 组；调车巷横川口补充若干炮眼；（3）工作面安装完成后，进行爆破放顶作业。5.根据权利要求1所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述瓦斯抽采技术改进，包括如下步骤：（1）千米钻机高位孔：在煤层顶板往上30-50m范围，布置千米钻机高位孔，高负压抽采切眼上隅角顶板裂隙圈瓦斯；（2）调车巷普通高、中位孔，在工作面顶板初步垮落后，高负压抽采切眼上隅角侧顶板裂隙带高浓度瓦斯；a. 高位钻孔层位：钻孔轨迹经过切眼顶板以上25-30m层位，终孔层位45-50m 区域；b. 中位钻孔层位：钻孔轨迹经过切眼顶板以上15-20m层位，终孔层位35-45m 区域；（3）调车巷穿透孔：工作面顶板垮落前大流量抽采低层位、低浓度架顶或巷道顶区域瓦斯；所述穿透孔包括ⅰ类钻孔和ⅱ类钻孔，其中，ⅰ类钻孔终孔位置位于切眼巷道顶板往500mm-1000mm范围，ⅱ类钻孔终孔位置位于切眼巷道顶板往下500mm范围；（4）底板钻孔：高负压抽采切眼底板邻近层瓦斯。6.根据权利要求5所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述千米钻机高位孔的钻孔投影布置在工作面上隅角侧15-60m 范围，终孔间距为10m，起始位置靠近上隅角，投影距离顺槽巷道15-25m，钻孔数量4-5 个。7.根据权利要求5所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述调车巷
普通高、中位孔覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3，钻孔间距15-20m，终孔点投影距离为推进方向25-30m，第一个钻孔位置距离上隅角15-20m。8.根据权利要求5所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述调车巷穿透孔覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3，钻孔间距15-20m，第一个钻孔位置距离上隅角15-20m。9.根据权利要求5所述的一种综采工作面瓦斯综合治理方法，其特征在于：所述底板钻孔覆盖工作面切眼上隅角侧倾向长度2/3或覆盖整个切眼，钻孔间距15-20m，终孔点投影距离为推进方向15-30m。

技术总结

一种综采工作面瓦斯综合治理方法，属于瓦斯治理技术领域，大采高综采工作面初回采期间的瓦斯问题，本发明通过采取多种瓦斯治理措施联合实施：优化综采工作面巷道及通风系统降低综采工作面风排瓦斯量；改善初采放顶措施避免初采期间顶板大面积垮落造成瓦斯超限；强化本煤层抽采措施加大本煤层瓦斯抽采量；改进“高-中-低”位钻孔采空区联合抽采技术提高采空区瓦斯抽采量；设计施工底板孔拦截邻近层瓦斯，进行大采高综采工作面初采及回采期间瓦斯治理，有效避免综采工作面初、回采期间瓦斯超限现象，保障综采工作面的正常生产。保障综采工作面的正常生产。保障综采工作面的正常生产。