本發(fā)明涉及煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法。

背景技術(shù)：

我國井下開采煤層賦存條件復(fù)雜多變，煤與瓦斯突出事故頻繁發(fā)生。近十年來，隨著開采深度的加大，導(dǎo)致開采條件更趨于復(fù)雜，出現(xiàn)了高地應(yīng)力、高瓦斯、高非均質(zhì)性、低滲透性、低強(qiáng)度煤體的特征，導(dǎo)致煤礦企業(yè)發(fā)生的特大事故次數(shù)居高不下。因此，有效治理瓦斯，減少及消除瓦斯事故是煤礦能否健康持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，公認(rèn)為開采不具有雙突危險性的保護(hù)層是有效減少或消除被保護(hù)層的煤與瓦斯突出危險性的安全有效措施，但保護(hù)層開采對煤層賦存條件的要求較高，且成本高，周期長，工序繁雜，并不適合所有高瓦斯及突出煤層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法，通過對有突出危險性的區(qū)域?qū)嵤┓劳淮胧┘搬槍Ψ劳淮胧┑男Ч麢z驗和區(qū)域驗證，降低區(qū)域煤與瓦斯突出災(zāi)害的發(fā)生。

一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法，包括以下步驟：

步驟1：待采煤層區(qū)域突出危險性預(yù)測；

根據(jù)待采煤層工作面揭露的情況，探明工作面頂?shù)装鍘r性及工作面瓦斯地質(zhì)情況，結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法判斷煤與瓦斯參數(shù)是否達(dá)到突出的危險指標(biāo)，預(yù)測待采煤層區(qū)域突出危險性；如果待采煤層區(qū)域沒有達(dá)到突出的危險性指標(biāo)，則待采煤層區(qū)域沒有突出危險，執(zhí)行步驟8，進(jìn)行區(qū)域驗證和回采工作，否則待采煤層區(qū)域有突出危險，執(zhí)行步驟2，實(shí)施防突措施；

步驟2：回采工作面機(jī)巷區(qū)域防突措施；

回采工作面機(jī)巷掘進(jìn)施工前先施工高位預(yù)抽巷，然后在高位預(yù)抽巷內(nèi)向機(jī)巷施工穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯作為機(jī)巷區(qū)域的防突措施；

步驟3：回采工作面機(jī)巷區(qū)域防突效果檢驗；

在高位預(yù)抽巷每間隔一定距離布置一個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)布置多個防突措施效果檢驗孔，防突措施效果檢驗孔施工到待采煤層時在煤層中取樣品，對取樣樣品進(jìn)行殘余瓦斯含量測定，將樣品中的殘余瓦斯含量作為防突效果檢驗指標(biāo)，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》設(shè)定其臨界值；當(dāng)防突效果檢驗指標(biāo)大于或等于其臨界值時，機(jī)巷區(qū)域的防突措施無效，需要在防突效果檢驗孔周圍的局部區(qū)域執(zhí)行相應(yīng)的防突措施，然后重新進(jìn)行防突效果檢驗，直到防突效果檢驗指標(biāo)小于其臨界值時，執(zhí)行下一步；

步驟4：回采工作面機(jī)巷區(qū)域驗證；

機(jī)巷掘進(jìn)過程中進(jìn)行機(jī)巷區(qū)域驗證，使用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)構(gòu)成的復(fù)合指標(biāo)作為區(qū)域驗證指標(biāo)，并根據(jù)煤層工作面實(shí)際情況選取鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)的臨界值；當(dāng)區(qū)域驗證指標(biāo)大于或等于其臨界值時，表明驗證區(qū)域有突出危險，需要在有突出危險的局部驗證區(qū)域執(zhí)行相應(yīng)的防突措施，然后重新進(jìn)行區(qū)域驗證，直到區(qū)域驗證指標(biāo)小于其臨界值時，執(zhí)行下一步；

步驟5：回采工作面風(fēng)巷掘進(jìn)和中間底抽巷掘進(jìn)；風(fēng)巷掘進(jìn)過程中需要執(zhí)行區(qū)域驗證，該區(qū)域驗證方法與步驟4中機(jī)巷區(qū)域驗證方法相同；

步驟6：回采工作面區(qū)域防突措施；在機(jī)巷和風(fēng)巷施工本煤層鉆孔，在中間底抽巷施工穿層鉆孔，作為回采工作面區(qū)域的防突措施；

步驟7：回采工作面區(qū)域防突措施效果檢驗，該防突措施效果檢驗方法與步驟3中機(jī)巷區(qū)域防突措施效果檢驗方法相同；

步驟8：回采工作面區(qū)域驗證，該區(qū)域驗證與步驟4中機(jī)巷區(qū)域驗證方法相同。

進(jìn)一步地：步驟3所述工作面機(jī)巷區(qū)域防突效果檢驗，防突效果檢驗鉆孔施工期間出現(xiàn)噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆或區(qū)域防突效果檢驗指標(biāo)超標(biāo)，則此防突效果檢驗鉆孔周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無效，即為突出危險區(qū)，則應(yīng)在此防突效果檢驗鉆孔左右兩側(cè)100m范圍內(nèi)采取補(bǔ)打鉆孔措施，作為局部區(qū)域的防突措施，然后重新進(jìn)行區(qū)域防突效果檢驗，直到殘余瓦斯含量不超標(biāo)為止；當(dāng)區(qū)域防突效果檢驗指標(biāo)殘余瓦斯含量不超標(biāo)，且保證有足夠的預(yù)抽期使預(yù)抽煤層瓦斯抽采率指標(biāo)不低于35％時，執(zhí)行步驟4。

進(jìn)一步地：步驟4所述區(qū)域驗證，當(dāng)區(qū)域驗證指標(biāo)不超過臨界值時，機(jī)巷掘進(jìn)過程中保留不少于3m的驗證鉆孔超前距，只要有一次區(qū)域驗證為有突出危險或驗證鉆孔施工時出現(xiàn)噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆，則該區(qū)域以后的掘進(jìn)作業(yè)均應(yīng)采取補(bǔ)打鉆孔措施，作為局部驗證區(qū)域的防突措施，然后重新進(jìn)行區(qū)域驗證。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法，通過對大埋深緩傾斜煤層回采工作面機(jī)巷先實(shí)施防突措施再對整個回采工作面實(shí)施防突措施，既實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)工作面的瓦斯進(jìn)行了抽采也實(shí)現(xiàn)了對回采工作面的瓦斯進(jìn)行了抽采，能夠防治工作面開采過程中出現(xiàn)瓦斯超限的問題，并且大大的降低了治理瓦斯的成本和工作量。同時，實(shí)施防突措施后進(jìn)行的防突效果檢驗和區(qū)域驗證保證了防突措施的瓦斯治理效果，保障了有突出危險煤層的安全開采。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的高位預(yù)抽巷內(nèi)施工抽放鉆孔的剖面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高位預(yù)抽巷內(nèi)施工抽放鉆孔的平面圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的工作面機(jī)巷區(qū)域防突效果檢驗鉆孔的平面布置圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的工作面機(jī)巷區(qū)域驗證鉆孔的平面布置圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的工作面機(jī)巷和風(fēng)巷施工本煤層鉆孔的平面布置圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的工作面中間底抽巷施工穿層鉆孔的剖面圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的工作面中間底抽巷施工穿層鉆孔的平面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本實(shí)施例針對平煤十礦己15-16煤層24080工作面的煤與瓦斯突出情況，采用本發(fā)明提供的一種大埋深緩傾斜煤層區(qū)域的綜合防突方法進(jìn)行防突處理，如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟1：待采煤層區(qū)域突出危險性預(yù)測；

根據(jù)待采煤層工作面揭露的情況，探明工作面頂?shù)装鍘r性及工作面瓦斯參數(shù)，結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法判斷煤與瓦斯參數(shù)是否達(dá)到突出的危險性指標(biāo)，預(yù)測區(qū)域突出危險性，如果待采煤層區(qū)域沒有突出危險，則執(zhí)行步驟8，進(jìn)行區(qū)域驗證和回采工作，否則待采煤層區(qū)域有突出危險，執(zhí)行步驟2，實(shí)施防突措施；

根據(jù)待采煤層工作面揭露的情況，24080工作面頂?shù)装鍘r性為，己15-16煤層的直接頂為4.6m～14m厚的砂質(zhì)泥巖含薄層狀碳質(zhì)泥巖，其上為大于18m厚的細(xì)至中粒砂巖；己15-16煤層的直接底為泥巖，厚0～7.5m，東薄西厚，其下為1.2m～1.6m厚的己16煤層。24080工作面附近的瓦斯參數(shù)為，煤層瓦斯含量為14.3m³/t，絕對瓦斯涌出量為19.86m³/min，工作面機(jī)巷相鄰測點(diǎn)己15煤層的最大原始瓦斯壓力為2.23mpa，最大瓦斯含量為12.37m³/t，超過了煤與瓦斯參數(shù)達(dá)到突出的危險性指標(biāo)，即瓦斯壓力不高于0.74mpa，瓦斯含量不高于8m³/t。根據(jù)工作面瓦斯參數(shù)合瓦斯地質(zhì)分析的方法判定己15-16煤層24080工作面區(qū)域有突出危險性。

步驟2：回采工作面機(jī)巷區(qū)域防突措施；

回采工作面機(jī)巷區(qū)域掘進(jìn)施工前在高位預(yù)抽巷布置穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯作為機(jī)巷區(qū)域的防突措施，即在機(jī)巷設(shè)計位置下錯15m～20m，煤層頂板6m～8m以上層位施工高位預(yù)抽巷，然后在此巷道內(nèi)向機(jī)巷掘進(jìn)位置施工抽放鉆孔，對機(jī)巷內(nèi)的瓦斯實(shí)施預(yù)抽。經(jīng)現(xiàn)場試驗測得煤層抽放鉆孔在實(shí)施瓦斯預(yù)抽49天后的抽放半徑為3m，為了能更有效的抽采瓦斯，設(shè)計鉆孔間距時機(jī)巷區(qū)域預(yù)抽鉆孔半徑取2m。高位預(yù)抽巷區(qū)域施工抽放鉆孔的剖面圖如圖2所示，平面圖如圖3所示，在高位預(yù)抽巷內(nèi)每間隔25m布置一個鉆場，每個鉆場施工55個鉆孔，里段和外段鉆孔垂直巷道走向施工在24080機(jī)巷側(cè)的巷幫上，每3m一組，每組11個鉆孔，每組鉆孔中最外側(cè)的鉆孔到中間鉆孔的距離為10m，呈五排扇形布置，縱向控制機(jī)巷上幫20m，下幫10m，走向控制在30m的范圍內(nèi)。

步驟3：機(jī)巷區(qū)域防突措施效果檢驗；

在高位預(yù)抽巷中每間隔40m布置一個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)布置3個防突措施效果檢驗孔，防突措施效果檢驗孔的角度及孔深如表1所示，防突措施效果檢驗孔可控制機(jī)巷兩幫13m的范圍，防突效果檢驗鉆孔的布置如圖4所示。防突措施效果檢驗孔施工到待采煤層時進(jìn)行取樣，并對取樣樣品進(jìn)行殘余瓦斯含量測定。煤層中殘余瓦斯含量作為防突措施效果檢驗指標(biāo)，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，設(shè)定其臨界值為8m³/t，當(dāng)煤層殘余瓦斯含量大于或等于8m³/t時，區(qū)域防突措施無效，必須在防突措施無效的局部區(qū)域執(zhí)行相應(yīng)的防突措施，直至殘余瓦斯含量小于8m³/t。

表1機(jī)巷區(qū)域防突效果檢驗孔參數(shù)表

防突措施效果檢驗孔施工期間出現(xiàn)噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時或防突措施效果檢驗指標(biāo)超標(biāo)，則此檢驗測試點(diǎn)周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無效，即為突出危險區(qū)，則應(yīng)在瓦斯含量超標(biāo)的位置左右兩側(cè)100m的范圍內(nèi)采取補(bǔ)打鉆孔措施，作為防突措施無效區(qū)域的防突措施，然后重新進(jìn)行區(qū)域防突效果檢驗，直到防突措施效果檢驗指標(biāo)不超標(biāo)為止；防突措施效果檢驗指標(biāo)不超標(biāo)，且保證有足夠的預(yù)抽期使預(yù)抽煤層瓦斯抽采率指標(biāo)不低于35％時，執(zhí)行步驟4。

步驟4：回采工作面機(jī)巷區(qū)域驗證；

回采工作面機(jī)巷區(qū)域驗證的方法為在機(jī)巷巷道迎頭兩幫和中心位置施工3個驗證鉆孔，驗證鉆孔的平面布置如圖5所示，兩幫的驗證鉆孔控制到幫外3m，兩幫的驗證鉆孔以中心位置的鉆孔為中心，其偏角為25.5°，3個驗證鉆孔的孔徑均為42mm，有效投影孔深均不小于8.5m。使用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)復(fù)合指標(biāo)進(jìn)行區(qū)域驗證，根據(jù)煤層工作面實(shí)際情況，鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)的臨界值分別取3.2l/min和4.8kg/m。當(dāng)鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)大于或等于臨界值時，區(qū)域驗證為有突出危險或驗證鉆孔施工時出現(xiàn)噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆，該區(qū)域以后的掘進(jìn)作業(yè)均應(yīng)采取補(bǔ)打鉆孔措施，作為局部區(qū)域的防突措施，當(dāng)鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)小于臨界值時，該區(qū)域驗證為無突出危險，可采取安全防護(hù)措施后進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，并保留不少于3m驗證鉆孔超前距。

鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)的測法如下。

鉆屑量指標(biāo)的兩種測法為：

①每個預(yù)測鉆孔每鉆進(jìn)1m時，測定該1m內(nèi)的全部鉆屑量作為鉆屑量指標(biāo)；

②鉆孔施工到預(yù)定孔深時，用專用器具接取所有的鉆屑，并進(jìn)行測定，得到鉆屑量指標(biāo)。

鉆孔瓦斯涌出初速度的兩種測法為：

①與鉆屑量同孔進(jìn)行，自1m位置開始，每測定1m段的鉆屑量時，在暫停鉆進(jìn)后2min內(nèi)測定鉆孔瓦斯涌出初速度值。測定鉆孔瓦斯涌出初速度時，測量室的長度為1.0m，用氣筒通過壓力表充氣時，充氣壓力0.2mpa；

②通過瓦斯流量計檔位和顯示值，查表得出鉆孔瓦斯涌出初速度的預(yù)測值。

步驟5：回采工作面風(fēng)巷掘進(jìn)和中間底抽巷掘進(jìn)；

由于風(fēng)巷與上區(qū)段采空區(qū)之間煤柱小于5m，工作面為沿空送巷，屬無突出危險區(qū)域，因此該巷道沿空送巷段不再執(zhí)行區(qū)域防突措施，只在掘進(jìn)過程中在風(fēng)巷中施工鉆孔，對風(fēng)巷區(qū)域進(jìn)行驗證，其驗證方法同步驟4的驗證方法相同。而中間底抽巷不在煤層中，因此即不需要執(zhí)行區(qū)域防突措施也不需要執(zhí)行區(qū)域驗證，直接進(jìn)行掘進(jìn)工作。

步驟6：回采工作面區(qū)域防突措施，在回采工作面的機(jī)巷和風(fēng)巷施工本煤層鉆孔，在中間底抽巷施工穿層鉆孔，作為回采工作面區(qū)域的防突措施；

機(jī)巷和風(fēng)巷施工本煤層鉆孔布置的平面圖如圖6所示，根據(jù)現(xiàn)場試驗測得己組煤層抽放鉆孔在鉆孔瓦斯預(yù)抽49天后的抽放半徑為3m，因此回采工作面區(qū)域預(yù)抽鉆孔半徑取3m，鉆孔間距為3m，本煤層鉆孔孔徑為120mm，鉆孔深度為機(jī)巷110m、風(fēng)巷100m，鉆孔沿機(jī)巷、風(fēng)巷巷道走向垂直煤壁且按煤層傾角施工。中間底抽巷施工穿層鉆孔的剖面圖如圖7所示，平面圖如圖8所示，在中間低抽巷中每6m設(shè)計一組穿層預(yù)抽鉆孔，每組12個孔，孔深均以見己15煤層頂板0.5m為準(zhǔn)。在工作面揭露的斷層區(qū)域，本煤層鉆孔加密施工，鉆孔間距由3.0m調(diào)整為2.0m，鉆孔垂直煤璧，沿煤層傾角施工。

步驟7：回采工作面區(qū)域防突措施效果檢驗；

回采前必須進(jìn)行區(qū)域防突措施效果檢驗。在機(jī)巷沿回采方向每隔50m在回采區(qū)域布置一個防突措施效果檢驗孔，孔徑為94mm，孔深為45m～55m，進(jìn)行煤層瓦斯殘余含量的測定，煤層瓦斯殘余含量作為防突措施效果檢驗指標(biāo)，其臨界值取8m³/t。防突措施效果檢驗指標(biāo)超標(biāo)或防突措施效果檢驗孔鉆孔施工時出現(xiàn)噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆，則此檢驗測試點(diǎn)周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無效，即為突出危險區(qū)，必須在檢驗測試點(diǎn)左右兩側(cè)100m內(nèi)補(bǔ)打抽放鉆孔或繼續(xù)進(jìn)行抽放，作為防突措施無效區(qū)域的防突措施，然后再進(jìn)行防突措施效果檢驗，直到指標(biāo)不超標(biāo)為止。

步驟8：回采工作面區(qū)域驗證。

回采工作面區(qū)域防突措施效果檢驗指標(biāo)不超標(biāo)，抽采達(dá)標(biāo)評判符合相關(guān)要求后，回采時進(jìn)行區(qū)域驗證，除風(fēng)巷以下10m、機(jī)巷以上10m的區(qū)域不需要布置鉆孔外，回采工作面每間隔15m在煤層中間位置施工一個垂直回采工作面方向的驗證鉆孔，驗證鉆孔孔徑為42mm。采用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量復(fù)合指標(biāo)法進(jìn)行驗證，根據(jù)煤層工作面實(shí)際情況，鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量臨界值分別取3.2l/min和4.8kg/m，驗證方法與掘進(jìn)時的區(qū)域驗證方法相同。如果驗證指標(biāo)不超標(biāo)則進(jìn)行回采工作，否則，表明驗證區(qū)域有突出危險，需在驗證區(qū)域的局部執(zhí)行相應(yīng)的防突措施，然后重新執(zhí)行區(qū)域驗證工作直到驗證指標(biāo)不超標(biāo)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。