[发明专利]一种煤矿井下防控煤岩瓦斯复合动力灾害方法及装置

说明书

本发明公开了一种煤矿井下防控煤岩瓦斯复合动力灾害方法，包括以下步骤：S1、根据煤层巷道掘进规划位置，对底抽巷掘进位置进行规划，并设计掩护煤层巷道掘进的穿层钻孔；S2、在掘进完成后的底抽巷内，按照穿层钻孔的设计对穿层钻孔规划位置进行钻孔作业或钻孔‑造穴作业；S3、在完成钻孔‑造穴作业后的穿层钻孔内放入封隔器，并在该穿层钻孔中对目标岩层进行注水压裂作业。通过在煤层造穴以及在煤层顶部的岩层中进行注水压裂作业，削弱了煤层顶部岩层整体性，对煤层形成大范围卸压，加快了煤层瓦斯排放，从而达到掩护煤巷掘进的工作目的，同时减弱了采掘过程中的动载效应，可以预防煤与瓦斯突出和冲击地压或强矿压灾害的复合。

技术领域

本发明涉及煤层开采技术领域，尤其涉及一种煤矿井下防控煤岩瓦斯复合动力灾害方法及装置。

背景技术

深部煤层区域突出防治措施，通常采用底抽巷穿层钻孔进行消突，为提高瓦斯治理效果，需要辅以卸压、增透的措施，如水力造穴、水力压裂等方法。对于有冲击倾向性的岩层，在生产中会采用钻孔卸压、岩层压裂的方法进行防治。以上提到的措施，需要与采掘进度进行严密的配合，降低动力灾害发生风险，又能保障安全生产进度。如果煤层巷道掘进时采用强化措施提高瓦斯抽采效果，后续生产中再次对坚硬岩层进行预裂、卸压，灾害治理的工程量大大增加，费工费时，会严重影响采掘进度。

因此申请人认为需要提出一种可以对井下煤层巷道所在煤层及岩层进行预裂、卸压的方法和装置，以使煤层巷道在进行挖掘时的灾害风险降低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为达到上述目的，本发明提出了一种煤矿井下防控煤岩瓦斯复合动力灾害方法，包括以下步骤：

S1、根据煤层巷道掘进规划位置，对底抽巷掘进位置进行规划，并设计掩护煤层巷道掘进的穿层钻孔；

S2、在掘进完成后的底抽巷内，按照穿层钻孔的设计对穿层钻孔规划位置进行钻孔作业或钻孔-造穴作业；

S3、在完成钻孔-造穴作业后的穿层钻孔内放入封隔器，并在该穿层钻孔中对目标岩层进行注水压裂作业。

本发明通过在煤层造穴以及在煤层顶部的岩层中进行注水压裂作业，对煤孔段钻孔进行了扩孔，且削弱了煤层顶部岩层整体性，从而对煤层的应力分布进行改造，对煤层形成大范围卸压，加快了煤层瓦斯排放，从而达到掩护煤巷掘进的工作目的，同时减弱了采掘过程中的动载效应，可以预防煤与瓦斯突出和冲击地压或强矿压灾害的复合。

可选地，所述S1中，底抽巷的位置规划设置于煤层下方硬质岩层中，且底抽巷位置与煤层巷道掘进位置在煤层巷道截面水平方向上以及煤层巷道截面高度方向上均错开设置。

进一步地，所述S1中，对穿层钻孔的规划设计包括不需要实施造穴作业以及注水压裂作业的普通钻孔和需要实施造穴作业和注水压裂作业的措施钻孔，所述普通钻孔穿过煤层；所述措施钻孔经过煤层后穿透目标岩层。

进一步地，所述普通钻孔与措施钻孔依次交替排布规划设置。

进一步地，措施钻孔完成煤层钻孔后，在该措施钻孔中对煤层进行造穴作业，完成造穴作业后再次向目标岩层进行钻孔作业。

进一步地，在煤层中进行造穴时，造穴的数量根据煤层中穿层钻孔的长度可以设置有若干个。

进一步地，S1中穿层钻孔设计按照设计需求有多个，施工时按照S2至S3步骤完成单个穿层钻孔施工之后再进行下一个穿层钻孔的施工。