[發(fā)明專利]一種突出煤層底抽巷全生命周期利用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110383907.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN112879079B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建國;翟成;李延河;王新義;李喜員;魏則寧;張國川;劉廳;張浩權(quán);鄭仰峰;仝艷軍;王佳;劉磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司;中國礦業(yè)大學(xué);中國平煤神馬控股集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21F15/00;E21F15/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯(lián)群

1.一種突出煤層底抽巷全生命周期利用方法，其特征在于：包括突出煤層底抽巷全生命周期管理，從開始到結(jié)束的全階段分為初期管理階段、中期管理階段和后期管理個(gè)階段，三個(gè)管理階段包括以下步驟：

S1.結(jié)合煤層地質(zhì)條件，確定底抽巷的空間層位布置；

S2.于底抽巷向預(yù)掘煤巷區(qū)域打穿層鉆孔進(jìn)行水力卸壓增透，然后聯(lián)孔抽采瓦斯；

S3.于底抽巷向預(yù)掘煤巷外側(cè)布設(shè)穿層注漿鉆孔進(jìn)行區(qū)域加固；

S4.工作面卸壓區(qū)域瓦斯二次抽采；

S5.煤矸分離及矸石回填底抽巷；

步驟S1中，所述確定底抽巷的空間層位布置包括：

S11，進(jìn)行煤層和巖層數(shù)據(jù)采集：獲得煤、巖層賦存地質(zhì)結(jié)構(gòu)柱狀圖，分析不同巖層的物理力學(xué)性質(zhì)及賦存狀況；

S12，設(shè)計(jì)預(yù)案：根據(jù)煤層基本情況，設(shè)計(jì)多種底抽巷空間層位預(yù)案，標(biāo)記為預(yù)案a、預(yù)案b、…、預(yù)案n，n≥2；

S13，對(duì)多種底抽巷空間層位預(yù)案進(jìn)行試驗(yàn)綜合比對(duì)，試驗(yàn)綜合比對(duì)多個(gè)預(yù)案的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：

S131，鉆機(jī)打鉆效率對(duì)比：統(tǒng)計(jì)各預(yù)案底抽巷鉆機(jī)每個(gè)月的施工天數(shù)及總進(jìn)尺數(shù)，進(jìn)而求得當(dāng)月每臺(tái)鉆機(jī)平均進(jìn)尺數(shù)，將各月的每臺(tái)鉆機(jī)平均進(jìn)尺數(shù)求均值得到日平均施工速度(P1)；

S132，鉆頭消耗成本對(duì)比：統(tǒng)計(jì)各預(yù)案下所配套使用的鉆頭型號(hào)對(duì)應(yīng)的鉆頭單價(jià)，根據(jù)施工實(shí)際消耗鉆頭數(shù)量計(jì)算鉆頭總成本，結(jié)合步驟S131中的總進(jìn)尺數(shù)計(jì)算平均每花費(fèi)百元鉆頭進(jìn)尺數(shù)(P2)；

S133，封孔效率對(duì)比：對(duì)比各預(yù)案下所采用的封孔工藝差異，以平均每小時(shí)封孔數(shù)(P3)為指標(biāo)評(píng)價(jià)封孔效率；

S134，鉆孔有效利用率對(duì)比：鉆孔有效抽采長度指的是抽采孔穿過煤層的長度，鉆孔有效利用率(P4)即為抽采孔穿煤段的長度與實(shí)際總孔長的比值；統(tǒng)計(jì)各預(yù)案下相同抽采單元內(nèi)鉆孔孔數(shù)、實(shí)際孔長、穿煤段孔長，計(jì)算得出平均每孔的鉆孔有效利用率；

S135，瓦斯抽采效果對(duì)比：確定各預(yù)案下正常抽采運(yùn)行孔數(shù)、正常抽采孔總長、平均鉆孔百米流量、單孔平均日抽采量，統(tǒng)計(jì)一個(gè)月內(nèi)抽采數(shù)據(jù)，計(jì)算平均鉆孔百米流量(P5)、單孔平均日抽采量(P6)；

S14，確定方案：采用方案比較法，按照如下步驟對(duì)比考察各預(yù)案的綜合效果：

統(tǒng)計(jì)多個(gè)預(yù)案中的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值，任意預(yù)案兩兩一組，相同指標(biāo)作比，再根據(jù)加權(quán)算法計(jì)算出評(píng)價(jià)值，即：

j,j′∈(a,b,…,n)且j≠j′，

式中：A_j,j′為評(píng)價(jià)值，q_i為各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，為任意兩個(gè)預(yù)案下同一指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值的比值，i為指標(biāo)編號(hào)，j為預(yù)案編號(hào)；指標(biāo)權(quán)重根據(jù)實(shí)際情況人為進(jìn)行設(shè)定；

評(píng)價(jià)規(guī)則如下：

預(yù)案兩兩比較直至所有預(yù)案均參與比較，最終確定一個(gè)底抽巷最佳空間層位布置方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種突出煤層底抽巷全生命周期利用方法，其特征在于：步驟S2中，所述于底抽巷向預(yù)掘煤巷區(qū)域打穿層鉆孔進(jìn)行水力卸壓增透包括：

S21，布置穿層抽采鉆孔：于底抽巷向預(yù)掘煤巷區(qū)域打穿層鉆孔；鉆孔直徑為130mm，鉆孔間距為0.5-2m；

S22，割縫/沖孔卸壓：對(duì)鉆孔進(jìn)行水力割縫或水力沖孔作業(yè)，在鉆孔周圍形成縫槽網(wǎng)絡(luò)，提高煤層的透氣性；

S23，穿層鉆孔聯(lián)孔抽采瓦斯：將瓦斯抽采管送入鉆孔中，使用聚氨酯進(jìn)行封孔，后將瓦斯抽采管輸出端與礦井瓦斯抽采系統(tǒng)相連接，進(jìn)行瓦斯抽采。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種突出煤層底抽巷全生命周期利用方法，其特征在于：步驟S3中，所述于底抽巷向預(yù)掘煤巷外側(cè)布設(shè)穿層注漿鉆孔進(jìn)行區(qū)域加固包括：

S31，施工穿層注漿鉆孔：于底抽巷向預(yù)掘煤巷外側(cè)5m范圍內(nèi)的煤層施工穿層注漿鉆孔，穿層鉆孔直徑為150mm，間距為1-4m；

S32，區(qū)域注漿加固：將注漿管送入穿層鉆孔中，用封孔器對(duì)穿層鉆孔孔口進(jìn)行密封，注漿管通過高壓膠管連接注漿泵，注漿泵提供動(dòng)力將水泥漿注入穿層鉆孔中，待到水泥漿液壓力達(dá)到7MPa左右，關(guān)閉注漿管。