本發(fā)明涉及瓦斯治理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種適用于埋藏深度小于700m、煤層堅(jiān)固性系數(shù)較大煤層的井下采空區(qū)跨落對相鄰工作面煤層卸壓影響范圍的測定方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十五條規(guī)定：區(qū)域防突措施是指在突出煤層進(jìn)行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施包括開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩類。預(yù)抽煤層瓦斯可采用的方式有：地面井預(yù)抽煤層瓦斯以及井下穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯、穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯、順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯、穿層鉆孔預(yù)抽石門(含立、斜井等)揭煤區(qū)域煤層瓦斯、順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯等。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第二百一十條規(guī)定：有下列條件之一的突出煤層，不得將在本巷道施工順煤層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯作為區(qū)域防突措施:

(一)新建礦井的突出煤層；

(二)歷史上發(fā)生過突出強(qiáng)度大于500t/次的；

(三)開采范圍內(nèi)煤層堅(jiān)固性系數(shù)小于0.3的；或者煤層堅(jiān)固性系數(shù)為0.3～0.5，且埋深大于500m的；或者煤層堅(jiān)固性系數(shù)為0.5～0.8，且埋深大于600m的；或者煤層埋深大于700m的；或者煤巷條帶位于開采應(yīng)力集中區(qū)的。

因此，煤巷條帶施工的適用條件為：新井沒有突出危險(xiǎn)性的高瓦斯煤層或歷史上未發(fā)生過突出強(qiáng)度小于500t/次煤與瓦斯突出的煤層，并且煤巷條帶不得位于開采應(yīng)力集中區(qū)的。其中煤層堅(jiān)固性系數(shù)大于0.5時(shí)，煤層埋深小于500m；煤層堅(jiān)固性系數(shù)大于0.8時(shí)，煤層埋深小于600m；或者煤層埋深小于700m。

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十九條規(guī)定：采取各種方式的預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：

(一)穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制區(qū)段內(nèi)的整個(gè)開采塊段、兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。以上所述的鉆孔控制范圍均為沿層面的距離，以下同；

(二)穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整條煤層巷道及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。該范圍與本條第(一)項(xiàng)中回采巷道外側(cè)的要求相同；

(三)順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整個(gè)開采塊段的煤層；

(四)穿層鉆孔預(yù)抽石門(含立、斜井等)揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實(shí)施(在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當(dāng)加大距離)。鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m(急傾斜煤層底部或下幫6m)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線(包括預(yù)計(jì)前方揭煤段巷道的輪廓線)的最小距離不小于5m，且當(dāng)鉆孔不能一次穿透煤層全厚時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持煤孔最小超前距15m。

本發(fā)明根據(jù)上述有關(guān)規(guī)定，確定順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的鉆孔施工范圍為距巷道輪廓線法線距離0～15m，考察采空區(qū)(留設(shè)5-8煤柱沿空掘巷)垮落后相鄰工作面煤層卸壓范圍是在距巷道輪廓線法線距離0～15m以內(nèi)還是以外。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡單、操作方便、能減少鉆孔施工個(gè)數(shù)和打鉆成本的煤礦采空區(qū)相鄰工作面卸壓范圍測定方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的煤礦采空區(qū)相鄰工作面卸壓范圍測定方法，包括如下步驟：

a.采空區(qū)完全垮落后，在采空區(qū)一側(cè)留取寬度d1為5～8m煤柱，在煤柱的另一側(cè)煤層中掘進(jìn)一條寬度d2為4～6m的煤層巷道；

b.在距離煤巷掘進(jìn)頭c1為5～10m處施工鉆場，從鉆場內(nèi)向煤層中打3個(gè)作為卸壓范圍測試孔的超前順層鉆孔，3個(gè)超前順層鉆孔距巷道輪廓的線法線距離分別為l1、l2和l3，3個(gè)超前順層鉆孔與煤壁的夾角分別為β1、β2和β3，鉆孔長度分別為h1、h2和h3；

c.在3個(gè)超前順層鉆孔分別施工到超前鉆孔距巷道輪廓線法線距離位置處時(shí)，分別取巷道輪廓的法線距離l1、l2和l3節(jié)點(diǎn)處的鉆屑煤樣，采用直接法分別測定距巷道輪廓線法線距離l1、l2和l3節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的3個(gè)測點(diǎn)的瓦斯含量；

d.將3個(gè)測點(diǎn)的瓦斯含量與煤層原始瓦斯含量的對比，確定卸壓范圍和順層鉆孔施工范圍的情況，從而采取相應(yīng)瓦斯治理方案。

所述的3個(gè)順層超前鉆孔的超前距c2設(shè)為20～60m。

所述的鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1、l2、l3分別為5m、10m、15m，所述3個(gè)超前順層鉆孔與煤壁的夾角β1、β2、β3分別為11.3°、21.8°、31.0°。

所述確定卸壓范圍和順層鉆孔施工范圍有以下4種情況：

1)當(dāng)鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1、l2和l3節(jié)點(diǎn)處所測的瓦斯含量均小于煤層原始瓦斯含量時(shí)，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面距離煤巷巷道輪廓線法線距離l3以內(nèi)的煤層卸壓效果很好，不用施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；

2)當(dāng)鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1和l2節(jié)點(diǎn)處所測的瓦斯含量小于煤層原始瓦斯含量，鉆孔距巷道輪廓線法線距離l3節(jié)點(diǎn)處所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果較好，卸壓范圍在鉆孔距巷道輪廓線法線距離l2以內(nèi)，該區(qū)域不用施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；而在巷道輪廓線法線距離l2-l3區(qū)域的煤層內(nèi)必須施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；

3)當(dāng)距煤巷巷道輪廓線法線距離為l1的測點(diǎn)測得瓦斯含量小于煤層原始瓦斯含量，l2和l3瓦斯含量測點(diǎn)所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果相對較差，卸壓范圍為距離巷道輪廓線法線距離l1以內(nèi)，該區(qū)域不用施工順層鉆孔掩護(hù)煤巷掘進(jìn)；而在距離巷道輪廓線法線距離l1-l3區(qū)域的煤層必須施工順層鉆孔掩護(hù)煤巷掘進(jìn)；

4)當(dāng)距煤巷巷道輪廓線法線距離分別為l1、l2和l3測點(diǎn)所測瓦斯含量均等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果很差，在距離巷道輪廓線法線距離l3區(qū)域的煤層必須施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯掩護(hù)煤巷掘進(jìn)，

所述施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔，順層瓦斯抽采鉆孔掩護(hù)煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離c3為20～60m，超前距離為5～10m，終孔間距z1為2～3m。

有益效果：本發(fā)明在煤礦井下采空區(qū)跨落后，預(yù)留一定寬度煤柱沿空掘巷對相鄰工作面煤層卸壓影響范圍進(jìn)行測定，通過在煤巷掘進(jìn)頭鉆場向工作面煤層施工超前鉆孔，測得距離巷道輪廓線不同法線距離測點(diǎn)瓦斯含量，再通過比較測點(diǎn)煤層瓦斯含量與煤層原始瓦斯含量的大小，確定測點(diǎn)煤層是否在采空區(qū)卸壓范圍以內(nèi)，從而確定順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯的鉆孔設(shè)計(jì)方案，以減少鉆孔施工個(gè)數(shù)和打鉆成本。充分發(fā)揮了采空區(qū)垮落對周邊煤體造成的卸壓效果，通過在沿空掘巷掘進(jìn)頭附近施工鉆場，在鉆場內(nèi)向煤層施工順層鉆孔測出與煤巷巷道輪廓線不同距離煤體的瓦斯含量，與煤層原始瓦斯含量相比，判斷距巷道輪廓線0～15m，0～10m和0-5m的范圍是否處于采空區(qū)垮落引起煤體卸壓范圍以內(nèi)，從而確定采空區(qū)相鄰工作面煤層卸壓范圍，指導(dǎo)順層鉆孔施工范圍和順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯具體實(shí)施方案，能夠有效減少鉆孔施工個(gè)數(shù)和打鉆成本，尤其適用于新井沒有突出危險(xiǎn)性的高瓦斯煤層或歷史上未發(fā)生過突出強(qiáng)度小于500t/次煤與瓦斯突出的煤層，并且煤巷條帶不得位于開采應(yīng)力集中區(qū)的。其中煤層堅(jiān)固性系數(shù)大于0.5時(shí)，煤層埋深小于500m；煤層堅(jiān)固性系數(shù)大于0.8時(shí)，煤層埋深小于600m；或者煤層埋深小于700m。其方法簡便，便于實(shí)施，一個(gè)采煤工作面在煤巷掘進(jìn)前，只需測定一次沿空掘巷相鄰工作面卸壓范圍，煤巷掘進(jìn)過程中每一個(gè)循環(huán)施工瓦斯抽采鉆孔方案固定，節(jié)省鉆孔，操作性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的沿空掘巷相鄰工作面卸壓范圍鉆孔施工方案示意圖；

圖2-1為本發(fā)明的順層抽采鉆孔施工狀態(tài)一示意圖；

圖2-2為本發(fā)明的順層抽采鉆孔施工狀態(tài)二示意圖；

圖2-3為本發(fā)明的順層抽采鉆孔施工狀態(tài)三示意圖；

圖2-4為本發(fā)明的順層抽采鉆孔施工狀態(tài)四示意圖。

其中：1-采空區(qū)；2-預(yù)留煤柱；3-煤巷掘進(jìn)頭；4-煤層；5-煤層巷道；6-鉆場；7-巷道輪廓線；8-#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)；9-#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)；10-#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)；11-順層鉆孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

如圖1所示，本發(fā)明的煤礦采空區(qū)相鄰工作面卸壓范圍測定方法，首先在工作面煤巷掘進(jìn)頭前5～10m開挖3m×3m×3m的鉆場，在用便攜式鉆機(jī)向煤層施工3個(gè)順層超前鉆孔，超前距為20～60m，鉆孔終孔位置距巷道輪廓線法線距離分別為l1、l2和l3處取鉆屑煤樣，采用直接法測定煤樣瓦斯含量，看3個(gè)測點(diǎn)瓦斯含量是否小于該煤層原始瓦斯含量，確定所測區(qū)域是否處于采空區(qū)相鄰工作面煤層卸壓范圍之內(nèi)，從而采取相應(yīng)瓦斯治理方案；具體步驟如下：

a.采空區(qū)完全垮落后，在采空區(qū)一側(cè)留取寬度d1為5～8m煤柱2，在煤柱2的另一側(cè)煤層中掘進(jìn)一條寬度d2為4～6m、高度為4～5m的煤層巷道5；

b.在距離煤巷掘進(jìn)頭3前5～10m處開挖3m×3m×3m鉆場6，從鉆場內(nèi)向煤層4中施工3個(gè)作為卸壓范圍測試孔的超前順層鉆孔，3個(gè)順層超前鉆孔的超前距均為20～60m；3個(gè)超前順層鉆孔距巷道輪廓的線法線距離分別為l1、l2和l3，鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1、l2、l3分別為5m、10m、15m，3個(gè)超前順層鉆孔與煤壁的夾角分別為β1、β2和β3，夾角β1、β2、β3分別為11.3°、21.8°、31.0°。

c.在3個(gè)超前順層鉆孔分別施工到超前鉆孔距巷道輪廓線法線距離位置處時(shí)，分別取巷道輪廓的法線距離l1為5m、l2為10m、l3為15m節(jié)點(diǎn)處的鉆屑煤樣，采用直接法分別測定距巷道輪廓線法線距離l1為5m、l2為10m、l3為15m節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的3個(gè)測點(diǎn)(#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8、#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9和#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)10)的瓦斯含量；

d.將3個(gè)測點(diǎn)(#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8、#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9和#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)10)的瓦斯含量與煤層原始瓦斯含量的對比，確定卸壓范圍和順層鉆孔施工范圍的情況，從而采取相應(yīng)瓦斯治理方案。

所述確定卸壓范圍和順層鉆孔施工范圍有以下4種情況：

1)當(dāng)鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1、l2和l3處節(jié)點(diǎn)#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8、#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9和#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)10所測的瓦斯含量均小于煤層原始瓦斯含量時(shí)，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面距離煤巷巷道輪廓線法線距離l3以內(nèi)的煤層卸壓效果很好，不用施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；順層抽采鉆孔施工狀態(tài)平面示意圖見附圖2-1。

2)當(dāng)鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1和l2節(jié)點(diǎn)處#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8和#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9所測的瓦斯含量小于煤層原始瓦斯含量，鉆孔距巷道輪廓線法線距離l3節(jié)點(diǎn)處所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果較好，卸壓范圍在鉆孔距巷道輪廓線7法線距離l2以內(nèi)，即10m以內(nèi)，該區(qū)域不用施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；而在巷道輪廓線7法線距離l2-l3(10-15m)區(qū)域的煤層內(nèi)必須施工掩護(hù)煤巷掘進(jìn)的順層瓦斯抽采鉆孔；順層抽采鉆孔施工狀態(tài)平面示意圖見附圖2-2，順層鉆孔掩護(hù)煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個(gè)循環(huán)向工作面前方20～60m范圍施工順層鉆孔，超前距離為5～10m，抽采鉆孔終孔間距為2～3m。

3)當(dāng)距煤巷巷道輪廓線法線距離為l1節(jié)點(diǎn)處#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8測得瓦斯含量小于煤層原始瓦斯含量，l2和l3#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9和#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)10所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果相對較差，卸壓范圍為距離巷道輪廓線法線7距離l1以內(nèi)，即5m以內(nèi)，該區(qū)域不用施工順層鉆孔掩護(hù)煤巷掘進(jìn)；而在距離巷道輪廓線法線7距離l1-l3(5-15m)區(qū)域的煤層必須施工順層鉆孔掩護(hù)煤巷掘進(jìn)；順層鉆孔施工狀態(tài)平面示意圖見附圖2-3，順層抽采鉆孔掩護(hù)煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個(gè)循環(huán)向工作面前方20～60m范圍施工順層鉆孔，超前距離為5～10m，抽采鉆孔終孔間距為2～3m。

4)當(dāng)距煤巷巷道輪廓線法線距離分別為l1、l2和l3節(jié)點(diǎn)#1鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)8、#2鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)9和#3鉆孔瓦斯含量測點(diǎn)10所測瓦斯含量均等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區(qū)垮落后，相鄰工作面卸壓效果很差，在距離巷道輪廓線法線7距離l3(0-15m)區(qū)域的煤層必須施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯掩護(hù)煤巷掘進(jìn)；順層抽采鉆孔施工狀態(tài)平面示意圖見附圖2-4，順層鉆孔掩護(hù)煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個(gè)循環(huán)向工作面前方20～60m范圍施工順層鉆孔，超前距離為5～10m，抽采鉆孔終孔間距為2～3m。

所述順層抽采鉆孔施工完成后，需要對鉆孔進(jìn)行封孔，鉆孔封口完成后聯(lián)網(wǎng)瓦斯抽采系統(tǒng)，抽采達(dá)標(biāo)后方可在鉆孔掩護(hù)的范圍內(nèi)掘進(jìn)煤巷。