[發明專利]采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統及防治方法

有效

• 申請號: 202110292601.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112943348B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 栗磊;栗偉;張倩;陳雷;李偉東;汪義龍;孫曉虎;李永元;顧雷雨;曹佳佳;李繼升;郭孝琛
• 申請（專利權）人: 華能煤炭技術研究有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26;E21C41/18;E21F1/00
• 代理公司: 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726
• 代理人: 陳亞英

1.一種采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統，其特征在于，包括瓦斯抽采子系統和瓦斯爆破子系統，其中，所述瓦斯抽采子系統包括高負壓抽采干管（110）、低負壓抽采干管（120）和第二連通管（170），當所述瓦斯爆破子系統對頂板爆破完成后，所述第二連通管（170）的第一端與定向長鉆孔（300）連通，另一端與所述低負壓抽采干管（120）連通，所述第二連通管（170）設有第四截止閥（171）；所述高負壓抽采干管（110）用于抽采煤層（10）中的瓦斯；

所述瓦斯爆破子系統包括點火裝置（210）、第一連通管（130）、輸氣管（140）、排氣管（150）和設于采煤工作面（80）頂板中的定向長鉆孔（300），所述定向長鉆孔（300）的第一端與回風巷道（40）連通，且所述定向長鉆孔（300）的第一端封堵有第一堵頭（320）；所述第一連通管（130）的第一端與所述高負壓抽采干管（110）連通，第二端穿過所述第一堵頭（320）伸入所述定向長鉆孔（300）內，所述第一連通管（130）設有第一截止閥（131）和增壓泵（132）；所述點火裝置（210）的點火端穿過所述第一堵頭（320）伸入所述定向長鉆孔（300）內；所述輸氣管（140）的第一端穿過所述第一堵頭（320）伸入所述定向長鉆孔（300），第二端與外部環境連通，且所述輸氣管（140）設有第二截止閥（141）；所述排氣管（150）的第一端穿過所述第一堵頭（320）伸入所述定向長鉆孔（300），第二端與回風巷道（40）連通，且所述排氣管（150）設有第三截止閥（151）；

其中，所述采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統的防護方法包括以下步驟：

確定采煤工作面（80）頂板的目標巖層（90）；

確定定向長鉆孔（300）內預定濃度的瓦斯氣體爆破所述目標巖層（90）需要的爆破壓力；

打開第一截止閥（131）、增壓泵（132）和第二截止閥（141），第一連通管（130）將高負壓抽采干管（110）內的高濃度瓦斯輸送至所述定向長鉆孔（300），所述輸氣管（140）將外部環境的空氣輸送至所述定向長鉆孔（300）；

當所述定向長鉆孔（300）內混合氣體中的瓦斯濃度達到所述預定濃度，且混合氣體壓力達到所述爆破壓力時，關閉第一截止閥（131）、增壓泵（132）和第二截止閥（141）；

通過點火裝置（210）的點火端引爆所述定向長鉆孔（300）內的瓦斯氣體，對所述目標巖層（90）進行壓裂；

打開第三截止閥（151），所述定向長鉆孔（300）內的尾氣經排氣管（150）排入回風巷道（40）內，尾氣排放結束后，關閉所述第三截止閥（151）并對目標巖層（90）的壓裂效果進行檢測，若未達到壓裂要求，則重復上述步驟；若已達到壓裂要求，則將第一堵頭（320）以及與第一堵頭（320）連接的第一連通管（130）、點火裝置（210）、輸氣管（140）和排氣管（150）從所述定向長鉆孔（300）拆除；

在定向長鉆孔（300）的第一端封堵第二堵頭（330），將第二連通管（170）的第一端穿過第二端頭伸入定向長鉆孔（300）。

2.根據權利要求1所述的采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統，其特征在于，所述定向長鉆孔（300）為多條，多條所述定向長鉆孔（300）均沿采煤工作面的長度方向延伸，且多條所述定向長鉆孔（300）沿所述采煤工作面的寬度方向間隔排布。

3.根據權利要求1所述的采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統，其特征在于，所述定向長鉆孔（300）連通有多條呈分叉狀的分支孔（310），且多條所述分支孔（310）沿所述定向長鉆孔（300）的長度方向間隔排布。

4.根據權利要求1所述的采煤工作面沖擊地壓和瓦斯綜合防治系統，其特征在于，所述排氣管（150）位于回風巷道（40）內的管段安裝有壓力表（152）和濃度檢測表（153），所述壓力表（152）用于檢測所述定向長鉆孔（300）內的瓦斯壓力，所述濃度檢測表（153）用于檢測所述定向長鉆孔（300）內的瓦斯濃度。