[发明专利]沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产的方法，更具体地说是一种高瓦斯煤层采煤工作面采空区及顶板覆岩煤层的卸压瓦斯抽采方法。

背景技术

安徽淮南矿区地处华东腹地，是我国重要的煤能源基地。已探明的煤层均为松软低透气性高瓦斯煤层，瓦斯蕴藏量达5928亿m³。矿区内煤炭资源丰富，可采煤层层数多，煤层富含瓦斯、煤层透气性差；随着向深部开采，瓦斯治理的难度越来越大。据统计，采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的60％以上。为了解决工作面回采时风排瓦斯量，1998年以来淮南矿区研究并实施了走向顶板高位抽放技术，大大降低了采煤工作面瓦斯威胁，但走向高抽巷或长钻孔工程量大，成本高，前期准备工作量大；走向高位抽放有效区域受顶板覆岩结构和关键层位置影响大，合理抽放的区域变化大，层位难以控制，抽放瓦斯效果难以得到充分的保证。同时，传统的U型通风方式，由于采空区漏风携带采空区高浓度瓦斯汇集至工作面上隅角并由风流排出，无论采用高位钻孔、埋管抽放，还是利用高抽巷，都不能从根本上解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题，影响采煤工作面的安全和高效生产。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种工程量小、能够解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题，能够解决回风流瓦斯超限问题，实现采空区高浓度瓦斯抽采利用，保证矿井的安全生产的沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采方法的特点是在沿空留巷采空区顶板卸压区，对于来自开采层和卸压层通过采空区的上覆岩层受采动影响形成的裂隙通道汇集到采空区上部及环形裂隙圈内的解吸游离瓦斯，在沿空留巷内由布置在卸压环形裂隙圈区中的倾向抽采瓦斯钻孔进行抽采，卸压环形裂隙圈位于Y型通风工作面回风沿空留巷的采空区顶板冒落带以上的离层裂隙带内。

本发明的结构特点也在于：

在煤层开采后，将工作面的上巷采空区侧通过支护形成沿空留巷，作为采煤工作面回风巷，以工作面机巷和材料巷作为进风巷，并以工作面机巷作为主进风巷，进风量占工作面总进风量的2/3至3/4，以材料巷作为辅助进风巷，进风量为工作面总进风量的1/4至1/3，工作面回风由沿空留巷经边界回风巷或回风石门流出，建立沿空留巷Y型工作面通风系统。

在材料巷和沿空留巷中设置抽采瓦斯管道，各倾向抽采瓦斯钻孔与抽采瓦斯管道形成连通，构成所述汇集在采空区上部及环形裂隙圈内的解吸游离瓦斯通过倾向抽采瓦斯钻孔，并通过抽采瓦斯管进入瓦斯抽采系统。

倾向抽采瓦斯钻孔布置的参数选取为：倾向抽采瓦斯钻孔终孔位置距采煤工作面回风巷的水平距离为10-30m，距煤层顶板法向距离8-10倍采高，并且不小于30m。

倾向抽采瓦斯钻孔的倾角小于采动卸压角，包括：对于缓倾斜煤层，钻孔倾角不大于80°，对于急倾斜煤层，钻孔倾角不大于75°。

倾向抽采瓦斯钻孔的施工时间在采煤工作面采后20m以后，钻孔直径不小于90mm，倾向抽采瓦斯钻孔成组设置，每组数量不少于两只，钻孔偏向工作面的角度60-70°，抽采钻孔组间间距20-25m。

倾向抽采瓦斯钻孔的孔口端下有套管，孔口的封孔长度在开采煤层顶板法向上大于采动规则冒落带的高度，且抽采钻孔法向封孔深度不小于5倍采高。

对于保护层开采工作面，由沿空留巷中施工的倾向抽采瓦斯钻孔直接穿过上保护层，抽采钻孔的倾角小于采动卸压角。

在煤炭采出后，采动空间将原处于原始封闭状态的煤岩层分割成大量的煤岩体，这些煤岩体被大量的采动空间所包围，而采动裂隙成为联系各个煤岩块体和工作面空间的通道。采空区遗煤解吸瓦斯和上、下邻近煤层卸压瓦斯通过采动裂隙流向采空区，并在采空区及其顶板裂隙区内聚集，形成高浓度瓦斯库。本发明由于工作面上、下巷均进风，工作面上隅角处于进风侧，解决了工作面上隅角瓦斯超限问题；工作面实际通过风量较U型通风低，工作面上、下两端压差小，工作面采空区漏风量小，采空区漏风携带的瓦斯量小；沿空留巷通过密实性支护形成较好的封闭区域，易于在工作面采空区形成高浓度瓦斯库。由于瓦斯密度小，采空区瓦斯积聚在工作面采空区上部及其上覆岩层卸压裂隙区。