[發(fā)明專利]突出煤層超長工作面煤巷快速掘進方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211209915.4
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115522925A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王中華;楊慧明;徐軍見;國林東;任啟寒;陳志勇;程波;劉懷付
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21C37/12
• 分類號: E21C37/12;E21C41/18;E21F7/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種突出煤層超長工作面煤巷快速掘進方法，其特征在于包括以下步驟：S1、確定煤巷條帶n個不同區(qū)塊的鉆孔、抽采及掘進的時空關(guān)系；S2、在采區(qū)上山(1)附近的區(qū)塊N₁內(nèi)設(shè)計、施工第一類頂板定向分支長鉆孔，并分段進行水力壓裂；S3、在煤巷區(qū)塊N₂至N_n內(nèi)設(shè)計、施工第二類頂板定向分支長鉆孔與切眼區(qū)域頂板定向分支長鉆孔，并分段進行水力壓裂；

煤巷包括運輸巷(2)與回風巷(3)；

步驟S1中，將運輸巷(2)與回風巷(3)對應分為n個長度相同的區(qū)塊：n＝(Y+Y_k)÷Y₁；式中：Y為運輸巷或回風巷在煤層走向方向上的長度，單位為m；Y_k為回采工作面切眼外輪廓線以外的控制寬度，單位為m；Y₁為第一個區(qū)塊N₁的總長度，單位為m；

在煤層走向方向上，相鄰區(qū)塊間煤巷掘進和瓦斯抽采達標無縫銜接的時間關(guān)系應滿足：T_my1＝T_dy2＝T_zy2+T_cy2；式中：T_my1為區(qū)塊N₁中長度為Y₃區(qū)域段的煤巷掘進所需時間，單位為“天”；T_dy2為區(qū)塊N₂中瓦斯抽采達標所需時間，單位為“天”；T_zy2為區(qū)塊N₂中施工頂板定向分支長鉆孔所需的時間，單位為“天”；T_cy2為區(qū)塊N₂的抽采時間；

區(qū)塊N₁和區(qū)塊N₂無時間間隙連續(xù)掘進時，區(qū)塊N₁中Y₃區(qū)域段的煤巷掘進長度的數(shù)學表達式為：Y₃＝V_m×T_my1＝V_m×(T_zy2+T_cy2)；式中：V_m為煤巷掘進速度，單位為“米/天”；

區(qū)塊N₁的總長度Y₁為：Y₁＝V_m×(T_zy2+T_cy2)+Y_c+Y₂；式中：Y_c為區(qū)塊N₁按煤巷掘進需要留有的超前距，單位為m，其不小于20m；Y₂為區(qū)塊N₁中第二類頂板定向分支長鉆孔施工巷道鉆場與采區(qū)上山間的距離，單位為m，Y₂的取值范圍為50～100m；

步驟S2中，采區(qū)上山(1)附近的區(qū)塊即為運輸巷(2)與回風巷(3)中的第一個區(qū)塊N₁，區(qū)塊N₁中的第一類頂板定向分支長鉆孔包括主孔(6)和分支孔(7)；在鉛直方向上，該主孔(6)與煤層頂板巖層間隔h為1～3m；在煤巷掘進方向上，該主孔(6)位于煤巷掘進中心線正上方；主孔(6)的長度與區(qū)塊N₁的總長度Y₁相同；分支孔(7)在主孔(6)兩側(cè)均勻?qū)ΨQ布置；

區(qū)塊N₁內(nèi)的分支孔(7)在主孔(6)兩側(cè)的防突控制距離為X_k+W/2；式中：W為運輸巷或回風巷的寬度，單位為m；X_k為區(qū)塊N₁中運輸巷或回風巷的邊界線與對應的區(qū)塊防突控制區(qū)域邊界線間的水平距離；

步驟S3中，煤巷內(nèi)沿掘進方向設(shè)置的第二類頂板定向分支長鉆孔包括“運輸巷區(qū)域頂板定向分支長鉆孔”與“回風巷區(qū)域頂板定向分支長鉆孔”；

運輸巷(2)與回風巷(3)的各區(qū)塊中，從第二個區(qū)塊N₂開始，每個區(qū)塊內(nèi)從起始端均以Y₂距離設(shè)置一個巷道鉆場(9)；

運輸巷(2)與回風巷(3)的區(qū)塊N₂至區(qū)塊N_n中，第二類頂板定向分支長鉆孔均包括主孔(12)與分支孔；各區(qū)塊中的主孔(12)均從前一區(qū)塊內(nèi)的巷道鉆場(9)起始延伸至本區(qū)塊的尾端，分支孔分為回采側(cè)分支孔(11)和煤巷側(cè)分支孔(10)；

在鉛直方向上，主孔(12)與煤層頂板巖層間隔1～3m；在煤層傾向方向上，主孔(12)和對應的煤巷掘進中心線之間的水平距離為D/2+W/2；式中：D為各區(qū)塊中巷道鉆場的寬度，單位為m；各區(qū)塊中的主孔(12)長度Y₆為：Y₆＝Y(jié)₁+Y_c+Y₃；

區(qū)塊N₂至區(qū)塊N_n中，回采側(cè)分支孔(11)在水平方向上的投影長度X₇為：X₇＝X₁-D/2-W/2；煤巷側(cè)分支孔(10)的在水平方向上的投影長度X₆為：X₆＝X₁+D/2+W/2；式中：X₁為N₁中第一類頂板定向分支長鉆孔的分支孔在水平方向的投影長度，單位為m；回采側(cè)分支孔(11)的防突控制距離X₃為：X₃＝X_K-D/2-W/2；煤巷側(cè)分支孔(10)的防突控制距離X₂為：X₂＝X_K+D/2+W/2；

在運輸巷(2)或回風巷(3)最后一個區(qū)塊N_n中確定切眼區(qū)域頂板定向分支長鉆孔的施工位置，該切眼區(qū)域頂板定向分支長鉆孔包括主孔(14)與分支孔(13)；

主孔(14)以平行回采工作面切眼(4)的掘進方向布置，主孔(14)與回采工作面切眼(4)內(nèi)輪廓線之間的水平距離為Y₅+c/2，主孔(14)的長度為X₃+X₅-d/2；式中，Y₅為區(qū)塊N_n中切眼區(qū)域頂板定向分支長鉆孔的施工切眼區(qū)域鉆場與回采工作面切眼內(nèi)輪廓線間的水平距離，單位為m；c為切眼區(qū)域鉆場的長度，單位為m；d為切眼區(qū)域鉆場的寬度，單位為m；

分支孔(13)單側(cè)均勻地布置在運輸巷和回風巷控制范圍以外的區(qū)域中。