[发明专利]煤矿井下石门揭煤的快速消突方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下石门揭煤的快速消突方法。 

背景技术

国家安全生产监督管理部门、国家煤矿安全监察局在2009年8月的《防治煤与瓦斯突出规定》第八十一条规定“石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或经其他经试验证明有效的措施”，“根据工作面岩层情况，实施工作面防突措施时要求揭煤工作面与突出煤层间的最小法向距离为：预抽瓦斯、排放钻孔及水力冲孔均为5m，金属骨架、煤体固化措施为2m。当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时，还应适当加大距离”。 

尽管《防治煤与瓦斯突出规定》对石门揭煤的防突措施列列举了较多的方法技术，但在实施过程中，由于煤层赋存条件的差异，其中的一种或几种措施在实施过程中难以起到快速消突的作用，影响了石门揭煤的速度，进而影响了矿井的采掘接替及安全生产。 

发明内容

本发明的在于提供一种煤矿井下石门揭煤的快速消突方法，不仅可以提高石门工作面的揭煤速度，同时可以起到抑尘的作用，改善石门工作面的工作条件。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：煤矿井下石门揭煤的快速消突方法，包括以下步骤：（1）在石门揭开突出煤层前，在工作面距煤层垂直距离为5~7 m处布置水力压裂钻孔，钻孔数目根据水力压裂钻孔影响范围、巷道断面大小及要求消突范围确定；钻孔终孔穿透煤层的顶板/底板且钻进深度不小于0.5m；（2）压裂钻孔封孔，使用压力不小于15 MPa高压钢管、425标号以上的高强度水泥进行封孔，封孔长度从孔口至煤层的顶板/底板；（3）用清水对压裂钻孔实施压裂，注入水压力可根据上覆岩层厚度、管路损失、煤岩抗压强度确定；注入水量不小于20m3/h；注入水量根据防突范围确定，要求防突范围越大，需注水量越多；（4）压裂完成之后，用高压水进行冲孔，将压裂产生的煤、岩块用高压水冲出孔外；（5）在石门揭煤工作面按国家安全生产监督管理部门、国家煤矿安全监察局在2009年8月作出的《煤与瓦斯防治突出规定》施工抽采钻孔，用聚氨酯封孔并进行抽采，封孔长度至煤层的顶板/底板；（6）为提高抽采效率，在压裂孔内注入高压氮气或空气，氮气或空气压强不小于0.4MPa，观察抽采孔瓦斯流量及浓度的变化，如流量增大则可停止注气；（7）当抽采效果达标，石门工作面没有突出危险性时，可开始掘进；如抽采效果不好，可再次实施压裂并注入高压气体进行趋换甲烷。 

所述的步骤（2）中，高压钢管的抗压强度为15MPa以上，高强度水泥凝固后抗压强度为30MPa以上。 

所述的步骤（3）中，注水量为压裂范围内煤体体积的2%~4%，当注入该量的水之后可认为注水结束；同时，在压裂过程中要密切观测注入泵压力的变化情况，一旦发现注水泵压裂下降达到30%，则要通过换注水泵的档位提高注入量，如此反复，直至完成注水设计为准。 

所述的步骤（1）中，在石门揭开突出煤层前，在工作面距煤层垂直距离为5 m处布置水力压裂钻孔。 

本发明通过对石门实施压、冲、驱（压裂、冲孔、驱气）等工艺步骤，改变目前的石门揭煤速度慢、钻孔工程量大、操作不便等现状，能够解决石门工作面突出危险性大、煤层瓦斯抽采困难等问题。不仅可以加快石门工作面的揭煤速度，同时可以起到抑尘的作用，改善石门工作面的工作条件。 

附图说明

图1为压裂阶段的示意图； 

图2为图1的A-A剖视图；

图3为冲孔阶段的示意图；

图4为抽采阶段的示意图；

图5为驱气阶段的示意图。

具体实施方式

实施例：如图1-5所示，一种煤矿井下石门揭煤的快速消突方法包括以下步骤： 

（1）在石门揭开突出煤层前，在工作面距煤层5~7 m处（垂距）布置水力压裂钻孔（本实施例中采用5m），钻孔数目根据水力压裂钻孔影响范围、巷道断面大小及要求消突范围确定；钻孔终孔穿透煤层的顶（底）板且不小于0.5m。

《防治煤与瓦斯突出规定》第八十二条规定“在石门和立井揭煤工作面采用预抽瓦斯、排放瓦斯钻孔防突措施时，钻孔直径一般为75~120 mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5 m，下部至少3 m。立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5 m，下部轮廓线外至少3 m。”。