[发明专利]基于可控冲击波增透的突出煤层消突方法

说明书

本发明涉及一种煤层消突方法，具体涉及一种基于可控冲击波增透的突出煤层消突方法。本发明的目的是解决现有突出煤层井下顺层钻孔消突技术中存在使用成本高、抽吸效果差、易塌孔等技术问题，而提供一种基于可控冲击波增透的突出煤层消突方法。该方法包括以下步骤：1)施钻掩护掘进用增透钻孔；2)对掩护掘进用增透钻孔进行冲击波增透作业和抽采瓦斯；3)掘进巷道；4)施钻、增透与掘进；411)施钻多个区域消突用增透钻孔，并进行冲击波增透作业和抽采瓦斯；421)施钻掩护掘进用增透钻孔；431)再次掘进巷道；5)重复直至掘进至预设切眼位置处；6)掘进预设切眼和另一侧预设巷道处，对采煤工作面进行回采。

技术领域

本发明涉及一种煤层消突方法，具体涉及一种基于可控冲击波增透的突出煤层消突方法。

背景技术

煤矿中的突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(岩)和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。煤(岩)与瓦斯突出持续时间极短，一般为数秒或数十秒，由于大量的煤(岩)和瓦斯突然抛至采掘空间，且伴随着强烈的力学效应，因而具有极大的破坏性。如突出时遇有明火，则会造成瓦斯爆炸并伴随煤尘爆炸等二次事故的发生，是煤矿井下最严重的灾害之一。

针对突出煤层而言，煤矿安全生产原则上要求：煤巷掘进工作面应当选用超前钻孔预抽瓦斯、超前钻孔排放瓦斯的防突措施或者其他经试验证实有效的防突措施。目前针对突出煤层主要采取地面井、井下穿层钻孔和井下顺槽钻孔实施煤层消突。但是，由于要控制煤炭生产的成本，地面井预抽煤层瓦斯技术并不具备普适性，现阶段多数矿区以井下穿层钻孔或顺槽(顺层)钻孔为主，同时以回采区域煤层瓦斯抽采为辅的区域防突措施。

其中，对于存在保护层，且保护层足以保护被保护层的突出煤层，一般采用井下穿层钻孔进行消突，如图1所示，由底板瓦斯抽采巷01向待开采突出煤层03辐射式开采预抽钻孔02进行消突；对于不存在保护层，或保护层不足以保护被保护层的煤层，一般采用本煤层顺槽钻孔进行消突，而我国大部分煤矿为单一煤层，不具备保护层开采条件，故多适用本煤层顺槽钻孔消突方法，如图2所示，在待开采突出煤层001中首先掘进一侧预设巷道002(预设切眼004和另一侧预设巷道003先不挖掘，图中用虚线表示)，然后从该已掘巷道向采帮施钻顺层预抽钻孔005进行消突。消突过程中，因采用的预抽钻孔005为常规钻孔，抽放半径较小，往往只有0.5-1.5m，煤矿为了预抽煤层瓦斯达标，预抽钻孔005的布孔间距只有1-3m，如图3所示，在巷道采帮处采用上下双排孔的钻孔布置，钻孔过于密集，导致钻孔施工、管路安装和后期维护成本投入非常巨大。

随着科技的进步，为了解决煤层的突出问题，同时减少钻孔布置，国内外专家学者针对提高煤层透气性研发出了各种各样的工艺措施和手段，如千米多分支钻孔/穿层钻孔群增透、深孔预裂爆破、液态CO₂相变致裂增透等技术和措施，主要目的是通过提高钻孔揭露煤层的面积来达到降低煤层瓦斯含量。但实际应用中，由于抽采管路负压有限，千米多分支孔/穿层钻孔群接抽后钻孔内的有效抽吸负压不足50％，而钻孔较深，钻孔内一旦有塌孔堵塞，极易造成孔内压力的聚集，导致喷孔事故发生，且针对易突出的松软煤层，大于100m的钻孔极难成孔；深孔预裂爆破由于采用火工品，用药量掌握困难，爆破时大量能量消耗在粉碎圈上，在压实煤体、堵塞原生渗流通道的同时，还会影响煤层顶和底板的稳定，尤其是对于易突出的松软煤层；液态CO₂相变致裂增透技术与深孔预裂爆破类似，原理上CO₂可以驱替吸附在煤基质上的瓦斯，但是，其体积相变时对煤体有压实作用，不会产生渗流通道，导致CO₂难以进入煤体深部，也难以驱替吸附的瓦斯。

随着煤矿开采的深入，煤层条件越来越复杂，高瓦斯压力、低透气性、高应力、煤(岩)体破碎松软等问题越来越显著，对于不存在保护层，或保护层不足以保护被保护层的煤层，目前亟需一种在不破坏钻孔结构的条件下，能在煤体中创造裂隙、沟通渗流通道，对吸附瓦斯进行扰动，促进瓦斯解吸的井下顺层钻孔增透瓦斯的消突技术。

发明内容