一种110工法下采空区瓦斯抽采方法

本发明属于高瓦斯矿井开采卸压瓦斯抽采，具体地说是一种110工法下采空区瓦斯抽采方法。

背景技术：

1、我国的能源系统中，煤炭被赋予了“压舱石”的作用，在很长一段时间里，作为主导能源，煤炭资源将继续保持着强大的竞争优势。矿井瓦斯是一种与煤炭伴生的高效清洁煤炭能源，对煤矿中的瓦斯气体进行有效的抽采与利用，对于提升煤炭资源的开发与利用，保障煤矿安全高效生产，优化能源结构，以及推动国家“双碳目标”具有十分重要的意义。传统的“121工法”：即“一面、两巷、一煤柱”的采煤工法，是目前国内煤矿采用最多、最成熟的工法，但是由于需要在每个开采面提前开通两条巷道，工作量巨大，最后每一个工作面还要留下一条煤柱不能开采，造成资源的大量浪费。“110工法”是一种先进的无煤柱开采技术，即“一个工作面、一条巷道、零煤柱”的施工方法，能够让矿井在每开采一个工作面，不仅能够节约打一条巷道的成本，还能多回收一个煤柱的煤炭资源，达到降本增效的目的，同时还能够延长矿井的使用年限。“110工法”开采技术具有完善采场围岩压力、不设区段煤柱、减少巷道掘进量等优势，但此技术所形成的采空区后巷会存在严重的漏风隐患。采空区作为容易造成瓦斯聚集的重要场所，采空区后巷向工作面的漏风会严重威胁矿井工作人员的人身健康以及矿井的安全生产，可能导致煤自燃现象的发生；采空区漏风也会造成后巷瓦斯超限的现象发生，造成下区段工作面回采时新鲜风流中携带采空区溢出的瓦斯。因此，解决瓦斯抽采漏风的问题成为高瓦斯矿井瓦斯抽采的重要环节，而传统高位钻孔工艺的钻孔容易发生堵孔塌孔以及串孔的情况，因此仍会有部分瓦斯进入后巷，增加后巷瓦斯浓度，最后导致后巷瓦斯浓度超限，降低了采空区瓦斯抽采效率。

技术实现思路

1、本发明的目的，是要提供一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，以解决回采工作面瓦斯浓度超限的问题，消除安全隐患，提高瓦斯抽采效率。

2、本发明为实现上述目的，所采用的技术方法如下：

3、一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，基于y型通风系统，包括以下步骤：

4、s1、在本煤层采煤工作面的运输顺槽隅角预埋注氮管路，注氮管路的一端延伸至采空区内；在本煤层采煤工作面的回风顺槽向采空区中安装示踪气体收集检测装置；

5、s2、在注氮管路的另一端连接示踪气体气瓶，打开示踪气体气瓶，示踪气体沿注氮管路释放至采空区内，通过示踪气体收集检测装置收集采空区的混合气体并监测示踪气体的浓度和体积分数，计算漏风量确定采空区的漏风区域，并对采空区的漏风区域进行封堵；

6、s3、根据本煤层采煤工作面顶板岩性、煤层厚度、本煤层所开采的煤的高度以及地质情况确定高位钻孔位置，高位钻孔应滞后于本煤层采煤工作面，将高位钻孔终孔位置层位设置于裂隙带发育区，裂隙带发育区为本煤层采空区垮落带中上部或者本煤层采空区裂隙带的下部，高位钻孔开口位置设置在本煤层采煤工作面的相邻工作面的巷道顶板上，利用定向钻机施工不同层位的高位钻孔，从高位钻孔开口位置穿过回风顺槽进入回采区域，与本煤层的高位钻孔终孔位置层位处连通；

7、s4、在高位钻孔开口位置安装氦气监测装置，将注氮管路的另一端连接的示踪气体气瓶替换为氦气气瓶，打开氦气气瓶，释放氦气，氦气沿注氮管路释放至采空区内，氦气通过高位钻孔的终孔流通至高位钻孔的开口位置，氦气监测装置监测高位钻孔内氦气的浓度与首次抽到氦气的时间，判断出氦气聚集的区域，进而得到抽采效果最好的高位钻孔层位，确定该层位的高位钻孔为最佳层位高位钻孔，通过最佳层位高位钻孔进行瓦斯抽采。

8、作为限定：步骤s1中的示踪气体收集检测装置包括多个束管、气体收集袋和束管监测系统，相邻束管等间距插入采空区中，气体收集袋与束管位于回风顺槽的一端连通。

9、作为限定：步骤s2中注氮管路的另一端与示踪气体气瓶的连接处设置有控制示踪气体排放流量的流量计；步骤s4中注氮管路与氦气气瓶的连接处设置有控制氦气排放流量的流量计。

10、作为限定：步骤s2中对漏风区域进行封堵具体为：对回风顺槽之间存在的裂隙，先用快速发泡高分子材料进行预堵，然后在回风顺槽漏风区域喷涂矿用薄层喷涂材料，待矿用薄层喷涂材料固化后立即采用矿用薄层喷涂材料进行复喷。

11、作为限定：步骤s2中的示踪气体为sf6。

12、本发明由于采用了上述方案，与现有技术相比，所取得的有益效果是：

13、本发明提供的一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，通过预埋的注氮管路释放示踪气体，检测采空区的漏风区域进行封堵，解决了采空区漏风导致的回采工作面瓦斯浓度超限的问题，消除了安全隐患，提高了瓦斯抽采的效率；通过预堵对回风顺槽的大孔进行堵漏，再通过第一次喷涂将发泡高分子材料固定，最后通过第二次喷涂进行防风堵漏，提高了堵漏的效果；采用滞后工作面高位钻孔抽采瓦斯，利于将高位钻孔布置在裂隙带较为稳定的区域，高位钻孔位置位于采空区顶板裂隙带，防止了上隅角瓦斯超限和钻孔塌孔带来的影响，有效提高了采空区瓦斯抽采效率；将高位钻孔设置于相邻工作面，能够利用本煤层采煤工作面回采采动压力形成的离层裂隙作为通道来抽采本煤层采空区的瓦斯，通过高位钻孔内的负压，加速瓦斯的流动，从而高效地抽采瓦斯；当抽采系统发生故障时，不影响本煤层采煤工作面的正常回采，提高了瓦斯抽采的效率；通过预埋的注氮管路释放氦气，在高位钻孔开口位置安装氦气监测装置，对不同层位的高位钻孔内氦气的关键参数进行实时监测，氦气比瓦斯轻，可以比瓦斯更快地从瓦斯运移通道收集，用氦气的抽采效果表征瓦斯的抽采效果，由于瓦斯会沿着覆岩裂隙移动，通过对比不同层位高位钻孔抽采到的氦气的浓度以及首次抽采到的时间，判断出氦气聚集的区域，确定出氦气抽采效果最佳的层位，确定该层位为高位钻孔的最佳层位，在此层位的高位钻孔进行瓦斯抽采，提高了瓦斯抽采的效率。

14、本发明适用于110工法下的瓦斯抽采。

技术特征：

1.一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，基于y型通风系统，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，其特征在于，步骤s1中的示踪气体收集检测装置包括多个束管、气体收集袋和束管监测系统，相邻束管等间距插入采空区中，气体收集袋与束管位于回风顺槽的一端连通。

3.根据权利要求1所述的一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，其特征在于，步骤s2中注氮管路的另一端与示踪气体气瓶的连接处设置有控制示踪气体排放流量的流量计；步骤s4中注氮管路与氦气气瓶的连接处设置有控制氦气排放流量的流量计。

4.根据权利要求1所述的一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，其特征在于，步骤s2中对漏风区域进行封堵具体为：对回风顺槽之间存在的裂隙，先用快速发泡高分子材料进行预堵，然后在回风顺槽漏风区域喷涂矿用薄层喷涂材料，待矿用薄层喷涂材料固化后立即采用矿用薄层喷涂材料进行复喷。

5.根据权利要求1所述的一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，其特征在于，步骤s2中的示踪气体为sf6。

技术总结本发明属于高瓦斯矿井开采卸压瓦斯抽采技术领域，具体公开了一种110工法下采空区瓦斯抽采方法，包括依次进行的以下步骤：S1、预埋注氮管路，安装示踪气体收集检测装置；S2、释放示踪气体，通过示踪气体收集检测装置监测示踪气体数据，确定采空区的漏风区域，并对采空区的漏风区域进行封堵；S3、确定高位钻孔位置；S4、释放氦气，通过氦气监测装置监测氦气数据，确定最佳层位高位钻孔，通过最佳层位高位钻孔进行瓦斯抽采。本发明解决了采空区漏风导致的回采工作面瓦斯浓度超限的问题，消除了安全隐患，提高了瓦斯抽采效率。本发明适用于110工法下的瓦斯抽采。技术研发人员：双海清,周斌,张佳涛,林海飞,徐培耘,刘思博,魏宗勇,严敏,田雨,辛越强,李磊受保护的技术使用者：西安科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11