[发明专利]一种煤矿采空区的密封方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿采空区瓦斯抽采技术领域，特别是涉及一种煤矿采空区的密封方法。

背景技术

煤矿开采时，尤其是在煤层群开采和厚煤层分层开采条件下，邻近煤层、未开采分层及围岩等都会向采空区涌出瓦斯，且采空区大都采取了封闭措施，在采空区内会存在着较高浓度的瓦斯，加之采空区内浮煤存在自燃可能，这将严重威胁邻近煤层或分层开采工作面的安全生产。为了防止采空区内的瓦斯涌入开采工作面，技术人员通过不断抽采采空区瓦斯来降低采空区瓦斯的浓度。

采空区瓦斯抽采的同时必须保证采空区的有效密封，但是采用现有封闭措施对采空区进行密封，其密封效果并非十分理想，安全事故的发生几率仍非常高，具体原因如下：

目前，采空区的封闭措施主要利用密闭墙对采空区进行密封，密闭墙有两层墙体，墙体由砖块水泥垒砌而成，在两层墙体之间由黄土填充，密闭墙与巷道直接顶之间同样通过黄土填充。在地应力及开采动应力作用下，巷道围岩会出现松动裂隙，同时密闭墙的墙体也会出现裂隙，甚至墙体崩裂。此时，巷道内的新鲜空气会通过裂隙漏入采空区，且采空区的瓦斯也会通过裂隙漏出到巷道内，特别是采空区内混入过多的新鲜空气，极大的增加了浮煤的自燃几率，严重的甚至会引发瓦斯爆炸事故。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种煤矿采空区的密封方法，极大程度提高了采空区的密封可靠性，将浮煤的自燃几率和瓦斯爆炸几率降到最低，保障了附近巷道或工作面的安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤矿采空区的密封方法，包括如下步骤：

步骤一：在工作面进回风巷内靠近停采线的巷道围岩上开挖两处凹槽，两处凹槽间隔分布；

步骤二：在两处凹槽之间的巷道顶板上开挖一处锥形洞穴；

步骤三：在两处凹槽内分别嵌入挡板墙，由两处挡板墙及挡板墙间巷道围岩共同构成第一密封腔室；

步骤四：安装注沙管，注沙管穿过挡板墙，其一端位于第一密封腔室的锥形洞穴内，另一端位于挡板墙外，并对注沙管与挡板墙穿装处进行密封处理；

步骤五：安装瓦斯抽采管，瓦斯抽采管穿过挡板墙，其一端位于采空区内，另一端位于通风巷道内，并对瓦斯抽采管与挡板墙穿装处进行密封处理；

步骤六：通过注沙管不断向第一密封腔室内注入细沙，直至将第一密封腔室及锥形洞穴全部注满；

步骤七：在第一密封腔室与通风巷道之间的工作面进回风巷内构筑一堵料石密闭墙，由料石密闭墙、通风巷道一侧挡板墙及两者之间巷道围岩共同构成第二密封腔室；在料石密闭墙内安装有注氮管，注氮管一端位于第二密封腔室内，另一端位于通风巷道内；

步骤八：将瓦斯抽采管与瓦斯抽采系统汇接，通过瓦斯抽采管不断抽采采空区内的瓦斯，同时通过注氮管向第二密封腔室持续充入氮气，使第二密封腔室内的气压高于通风巷道内的空气气压。

在安装瓦斯抽采管的同时，还安装了采空区气体观测管，采空区气体观测管穿过挡板墙，其一端位于采空区内，另一端位于通风巷道内，并对采空区气体观测管与挡板墙穿装处进行密封处理；利用采空区气体观测管抽取采空区内的气体样本，通过气体样本监测采空区气体成分和浓度。

在安装瓦斯抽采管的同时，还安装了采空区底板反水管，采空区底板反水管穿过挡板墙，其一端位于采空区内，另一端位于通风巷道内，并对采空区底板反水管与挡板墙穿装处进行密封处理；根据采空区积水情况，利用采空区底板反水管排除采空区内的积水。

为了进一步增强第一密封腔室的密闭性能和密闭时效，在通风巷道一侧的挡板墙表面喷涂有水泥砂浆层。

为了进一步增强第二密封腔室的密闭性能和密闭时效，在料石密闭墙表面喷涂有水泥砂浆层。

在料石密闭墙内还安装有密封腔室气体观测管，密封腔室气体观测管一端位于第二密封腔室内，另一端位于通风巷道内；利用密封腔室气体观测管抽取第二密封腔室内的气体样本，通过气体样本监测第二密封腔室内是否有瓦斯泄漏。

在料石密闭墙内还安装有水柱压差计，水柱压差计测量端位于第二密封腔室内，读数端位于通风巷道内；通过水柱压差计实时读取第二密封腔室与通风巷道之间的压差值，确保第二密封腔室内的气压始终高于通风巷道内的空气气压。

本发明的有益效果：