[發(fā)明專利]突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910182117.5
• 申請(qǐng)日: 2009-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN101598030A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林柏泉;吳海進(jìn);楊威;翟成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 唐惠芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤方法，尤其適用于煤礦中有強(qiáng)突出危險(xiǎn) 性石門的快速揭煤。

背景技術(shù)

突出危險(xiǎn)礦井中石門揭煤時(shí)最容易發(fā)生突出，各礦區(qū)大型突出基本上都發(fā)生在 該時(shí)候，嚴(yán)重制約礦井安全快速生產(chǎn)。目前，有突出危險(xiǎn)性的石門揭煤方法主要有 水力沖孔，水力割縫，金屬骨架等，但是這些措施只是對(duì)揭煤點(diǎn)的煤巖體起到單純 弱化或加固作用，形成單一的保護(hù)結(jié)構(gòu)，并沒有釋放深部地應(yīng)力，也不能隔斷或緩 沖其釋放過程產(chǎn)生的沖擊能量對(duì)巷道造成的突出和沖擊作用。在揭煤瞬間，由于煤 巖體在放炮作用下迅速揭開，必然引起應(yīng)力迅速重新調(diào)整，煤巖體將深部應(yīng)力釋放 時(shí)產(chǎn)生的能量傳遞到巷道，產(chǎn)生沖擊，而容易發(fā)生突出。但是工程實(shí)踐表明，在這 些方法的保護(hù)下石門揭煤速度仍然很慢，為最危險(xiǎn)的操作工藝之一，浪費(fèi)大量人力 物力，影響工程進(jìn)度，造成采掘失調(diào)。特別是新建礦井，由于前期投入大，而一直 沒有生產(chǎn)，絕不允許浪費(fèi)大量時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤方法，通過人 為形成一個(gè)強(qiáng)弱強(qiáng)加固圈結(jié)構(gòu)，各加固圈層之間相互配合，最終消除揭煤點(diǎn)煤體的 突出危險(xiǎn)性，達(dá)到安全快速揭煤的目的。

技術(shù)方案：本發(fā)明的突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤方法：

a、在掘進(jìn)的巷道距離煤層約10m時(shí)，向煤層方向打鉆孔，直至穿過煤層為止， 實(shí)施瓦斯抽排；

b、繼續(xù)掘進(jìn)，在距離煤層為2～5m時(shí)，對(duì)巷道迎頭煤體外圍深處一定距離的 煤巖體進(jìn)行破壞，使煤巖體形成強(qiáng)、弱、強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其中破壞處為弱圈；

c、抽排弱圈內(nèi)的瓦斯；

d、在巷道迎頭煤體周邊的煤層及直接頂和直接底距離煤層約0.5m內(nèi)均勻注入 水泥漿加固，形成均勻環(huán)繞在巷道迎頭煤體周圍的加固強(qiáng)圈；

e、破壞巷道迎頭煤體，并抽排瓦斯；

f、按常規(guī)方法掘進(jìn)，并穿過迎頭煤體進(jìn)入直接頂約2m，完成揭煤工作。

所述加固強(qiáng)圈的厚度為巷道尺寸0.5～1倍；所述迎頭煤體外圍深處一定距離為 加固強(qiáng)圈厚度的1～2倍。

有益效果：本發(fā)明通過制造強(qiáng)弱強(qiáng)的保護(hù)結(jié)構(gòu)，提高了揭煤過程的安全性。弱 圈使得巷道周圍的原始地應(yīng)力降低40％～90％，同時(shí)有效吸收揭煤過程中由于應(yīng)力 釋放而產(chǎn)生的突出和沖擊能量，能量吸收率可達(dá)50％～90％，從而緩沖并隔斷揭煤 過程中深部地應(yīng)力對(duì)巷道的影響，減小了對(duì)巷道的沖擊；加固強(qiáng)圈只需要抵抗弱圈 吸收和緩沖后的殘余能量的沖擊，由于加固強(qiáng)圈內(nèi)注入了加固材料，其強(qiáng)度大大增 高，抵抗沖擊的能力也增大。這樣，強(qiáng)圈和弱圈在保護(hù)巷道過程中相互作用，確保 了揭煤過程的安全性。本套方法在確保安全揭煤的條件下，能減少消突工程量 20％～30％。減少瓦斯抽放時(shí)間，縮短施工周期，安全揭煤速度提高20％～50％，具 有極好的推廣價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A剖面示意圖。

圖中：1-巷道，2-加固強(qiáng)圈，3-弱圈，4-煤層，5-基本底，6-直接底，7-巷道迎 頭煤體，8-直接頂，9-基本頂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

本發(fā)明的突出危險(xiǎn)煤層石門快速揭煤方法，根據(jù)查地質(zhì)參數(shù)：煤層厚度、傾角、 走向、瓦斯參數(shù)，水文情況，巷道的走向、尺寸以及其他在施工中有要求的參數(shù)， 制定詳細(xì)揭煤方案。做好揭煤前的準(zhǔn)備工作，合理處理揭煤點(diǎn)的裂隙瓦斯，水等其 他危險(xiǎn)因素。在掘進(jìn)的巷道1距離煤層4約10m時(shí)進(jìn)一步測(cè)定煤層上述參數(shù)，布 置鉆孔抽放或排放巷道迎頭及其周圍8m以內(nèi)瓦斯，并根據(jù)煤巖層的巖性和瓦斯參 數(shù)，確定加固強(qiáng)圈2和弱圈3的厚度，加固強(qiáng)圈2的厚度為巷道尺寸的0.5～1倍為 宜，而弱圈3的厚度為強(qiáng)圈厚度的1～2倍為宜，不能超過6m，當(dāng)突出危險(xiǎn)性較大 時(shí)圈層厚度取大值，否則取小值。例如，圓形巷道的直徑為4m，則加固強(qiáng)圈2的 厚度應(yīng)為2m，而弱圈3的厚度為2～4m時(shí)，比較適宜，弱圈的厚度也可以繼續(xù)增大， 但是消突效果將不再很明顯，且要求不能超過6m。此外，加固強(qiáng)圈2和弱圈3的 寬度在包括整個(gè)煤層厚度的同時(shí)，要進(jìn)入直接頂8和直接底6不少于0.5m，當(dāng)直接 頂8或直接底6厚度低于0.5m，可以將漿液注入到基本頂9或基本底5之內(nèi)0.5m， 以此確保在發(fā)生變形的時(shí)候在不同巖性之間不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力，而避免巖層之 間的分界面被嚴(yán)重破壞，為突出制造條件。在符合國(guó)家和礦方校檢指標(biāo)的情況下， 繼續(xù)掘進(jìn)，并在距離煤層4(揭煤點(diǎn))為2～5m時(shí)停止掘進(jìn)，通過高壓水射流割縫 技術(shù)，水力沖孔或松動(dòng)炮等技術(shù)在擬制造弱圈3處進(jìn)行弱化，使煤巖體形成強(qiáng)、弱、 強(qiáng)結(jié)構(gòu)；弱化的效果越理想消突效果越好。弱圈3將能降低石門附近的地應(yīng)力 40％～90％，并使得瓦斯能夠順利被排放。同時(shí)弱圈3能有效隔斷深處地應(yīng)力釋放時(shí) 產(chǎn)生的沖擊能量的傳播，使得沖擊能量不會(huì)傳遞到巷道1，或是由于弱圈3對(duì)沖擊 能量的吸收之后，只有少量的沖擊能量能傳遞到巷道1，沖擊作用明顯減小，以此 確保巷道1的安全。在弱圈3形成之后按照常規(guī)抽放瓦斯的方法抽放瓦斯，減少瓦 斯含量，降低瓦斯膨脹能，消除突出危險(xiǎn)性。通過高壓水射流割縫或水力沖孔技術(shù) 在巷道迎頭煤體7內(nèi)割縫或沖孔，以釋放地應(yīng)力，排放瓦斯，降低瓦斯壓力，消除 巷道迎頭煤體7的突出危險(xiǎn)性，迎頭煤體7外圍深處的距離為加固強(qiáng)圈厚度尺寸的 1～2倍。在弱圈3形成之后，向準(zhǔn)備制造加固強(qiáng)圈2的位置方向?qū)嵤┿@孔，并按照 常規(guī)方法注入水泥漿或其他加固材料加固，增大加固強(qiáng)圈2的強(qiáng)度，增大其抵抗突 出的能力，并有效抵抗由弱圈3吸收后的殘余沖擊能量的沖擊，確保巷道1的安全。 當(dāng)加固材料凝固之后，需要檢測(cè)加固效果。在實(shí)施注漿加固的區(qū)域再鉆孔，鉆孔要 求在初始注漿鉆孔的中間位置，鉆孔施工之后，按照常規(guī)的方法封孔并注水泥漿， 若漿液能夠順利注入，則說明加固效果不理想，需要重向注漿區(qū)域再補(bǔ)打鉆孔，并 再次注漿加固。當(dāng)漿液不能夠順利注入時(shí)，說明注漿效果達(dá)標(biāo)。等待漿液都凝固之 后，可以按照常規(guī)的揭煤方法掘進(jìn)巷道并進(jìn)入頂板2m，完成石門揭煤工作。在整 個(gè)石門揭煤的過程中要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。