综采工作面安全高效通过逆断层群的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010037197.1 (22)申请日 2020.01.14 (71)申请人 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任 公司 地址 048006 山西省晋城市城区北石店镇 晋煤集团 (72)发明人 任东海关金强来志香王志杰 席磊郭诺凡 (74)专利代理机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 14110 代理人 郑晋周 (51)Int.Cl. E21C 41/18(2006.01) E21D 11/10(2006.01) E21F 17/00(2006.01) E21F 1。

2、7/18(2006.01) (54)发明名称 综采工作面安全高效通过逆断层群的方法 (57)摘要 本发明涉及煤矿开采领域， 公开了一种综采 工作面安全高效通过逆断层群的方法， 通过对综 采工作面逆断层 （群） 区域， 采用定向钻机施工千 米钻孔及普通钻机施工顺层长钻孔对逆断层三 角带及上下盘进行消突， 实现上、 中、 下全煤厚覆 盖的综合治理方案， 同时， 通过施工探测孔和预 测孔， 确立了现场与数据相互验证的分析模式， 施工排放孔对断层区域消突， 使综采工作面在逆 断层群区域回采期间瓦斯未出现异常变化， 回采 效率得到提高， 确保了综采工作面安全、 高效通 过逆断层群区域。 此技术为类似条件。

3、下的综采工 作面通过逆断层群提供了技术支持。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 111236940 A 2020.06.05 CN 111236940 A 1.一种综采工作面安全高效通过逆断层群的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1、 综合分析顺槽巷道掘进揭露断层、 钻孔施工覆盖等资料， 对综采工作面通过逆断层 区域的潜在问题进行剖析； S2、 首先使用定向钻机对综采工作面逆断层群影响区域覆盖施工千米钻孔， 然后使用 普通钻机对综采工作面逆断层影响范围内部分区域进行覆盖施工顺层钻孔， 对逆断层三角 带及上下盘进行消突； S3、 根据综采工作面钻孔覆盖情况对逆断层数据进行推算， 。

4、根据施工方案确定工作面 留底煤厚度； S4、 综采工作面在逆断层区域内循环预测时， 根据工作面煤体情况， 并参考地测管理部 绘制的工作面剖面示意图， 结合已施工钻孔、 现场揭露断层情况及已知断层预报进行综合 分析断层延伸情况， 确定施工预测孔及探测孔位置及数量并进行施工； 施工预测孔和探测 孔时， 若出现异常情况， 在异常区域施工加密钻孔进行覆盖； S5、 采煤工作面回采至逆断层区域前， 提前对顺槽巷道内钻孔捅孔； 工作面施工的措施 孔及钻孔均作为注浆孔进行注浆， 对煤体进行加固， 防止煤体破碎片帮导致瓦斯异常涌出； 回采时施工排放孔对断层区域消突。 2.根据权利要求1所述的一种综采工作面安全。

5、高效通过逆断层群的方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 所述异常情况包括煤厚变化、 煤体发生变化或揭露断层面。 3.根据权利要求2所述的一种综采工作面安全高效通过逆断层群的方法， 其特征在于， 所述煤厚变化是指煤体厚度变化大于0.5米； 所述煤体发生变化是指出现软煤或者破碎没 发育； 所述揭露断层面是指出现割矸、 留底煤。 4.根据权利要求1所述的一种综采工作面安全高效通过逆断层群的方法， 其特征在于， 所述预测孔的孔径42mm， 孔深5-10米； 所述探测孔的孔径42mm， 孔深10米， 排放孔孔径75mm， 孔深不小于15米。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111236940 A 2。

6、 综采工作面安全高效通过逆断层群的方法 技术领域 0001 本发明涉及煤矿开采领域， 具体涉及一种综采工作面安全高效通过逆断层群的方 法。 背景技术 0002 综采工作面顺槽掘进期间揭露逆断层 （落差大于3米） 直接影响工作面回采的或通 过探测数据分析沿回采方向有逆断层存在， 对工作面回采影响较大时， 通常对综采工作面 断层区域进行舍弃， 不组织回采， 可以避免煤与瓦斯突出事故的发生， 对煤炭资源浪费较 大， 经济效益差， 而且对综采工作面通过逆断层区域技术的发展造成影响。 为了减少综采工 作面在回采过程中， 因地质异常而造成的资源浪费， 需要将逆断层影响区域回采技术作为 矿井攻坚克难的首要任。

7、务。 因此， 有必要提出一种综采工作面安全高效通过逆断层群施工 方法， 以提高煤炭资源的利用率。 发明内容 0003 本发明克服现有技术存在的不足， 所要解决的技术问题为： 提供一种综采工作面 安全高效通过逆断层群的方法。 0004 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为： 一种综采工作面安全高效通 过逆断层群的施工方法， 包括以下步骤： S1、 综合分析顺槽巷道掘进揭露断层、 钻孔施工覆盖等资料， 对综采工作面通过逆断层 区域的潜在问题进行剖析； S2、 首先使用定向钻机对综采工作面逆断层群影响区域覆盖施工千米钻孔， 然后使用 普通钻机对综采工作面逆断层影响范围内部分区域进行覆盖施工。

8、顺层钻孔， 对逆断层三角 带及上下盘进行消突； S3、 根据综采工作面钻孔覆盖情况对逆断层数据进行推算， 根据施工方案确定工作面 留底煤厚度； S4、 综采工作面在逆断层区域内循环预测时， 根据工作面煤体情况， 并参考地测管理部 绘制的工作面剖面示意图， 结合已施工钻孔、 现场揭露断层情况及已知断层预报进行综合 分析断层延伸情况， 确定施工预测孔及探测孔位置及数量并进行施工； 施工预测孔和探测 孔时， 若出现异常情况， 在异常区域施工加密钻孔进行覆盖； S5、 采煤工作面回采至逆断层区域前， 提前对顺槽巷道内钻孔捅孔； 工作面施工的措施 孔及钻孔均作为注浆孔进行注浆， 对煤体进行加固， 防止煤。

9、体破碎片帮导致瓦斯异常涌出； 回采时施工排放孔对断层区域消突。 0005 所述步骤S4中， 所述异常情况包括煤厚变化、 煤体发生变化或揭露断层面。 0006 所述煤厚变化是指煤体厚度变化大于0.5米； 所述煤体发生变化是指出现软煤或 者破碎没发育； 所述揭露断层面是指出现割矸、 留底煤。 0007 所述预测孔的孔径42mm， 孔深5-10米； 所述探测孔的孔径42mm， 孔深10米， 排放孔 说明书 1/4 页 3 CN 111236940 A 3 孔径75mm， 孔深不小于15米。 0008 本发明与现有技术相比具有以下有益效果： 本发明通过对综采工作面逆断层 （群） 区域， 采用定向钻机施。

10、工千米钻孔及普通钻机施工顺层长钻孔对逆断层三角带及上下盘进 行消突， 实现上、 中、 下全煤厚覆盖的综合治理方案， 通过施工预测孔、 探测孔， 并确立了现 场与数据相互验证的分析模式， 回采时施工排放孔对断层区域消突， 使综采工作面在逆断 层群区域回采期间瓦斯未出现异常变化， 回采效率得到提高， 确保了综采工作面安全、 高效 通过逆断层群区域。 本发明为综采工作面通过逆断层群提供了技术支持， 为今后矿井其他 综采工作面在地质异常区域回采提供了强有力的技术保障， 本发明的应用可以大大缩短综 采工作面在逆断层区域的停留时间， 并且保证了综采工作面能够安全通过逆断层区域， 同 时创造显著的经济效益，。

11、 减少了煤炭资源的浪费。 附图说明 0009 图1为本发明实施例的地质情况分析图； 图2为本发明实施例中通过定向钻机对综采工作面逆断层群影响区域覆盖施工千米钻 孔的示意图； 图3为本发明实施例中使用普通钻机对综采工作面逆断层影响范围内千米钻孔抽采效 果较差的区域进行覆盖施工顺层钻孔的示意图； 图4为本发明实施例中综采工作面钻孔 （千米钻孔+普通钻孔） 覆盖情况示意图； 图5为本发明实施例的综采工作面的数据表。 具体实施方式 0010 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而。

12、不 是全部的实施例； 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0011 本发明提供一种综采工作面安全高效通过逆断层群的方法， 通过对综采工作面逆 断层 （群） 区域， 采用定向钻机施工千米钻孔及普通钻机施工顺层长钻孔对逆断层三角带及 上下盘进行消突， 实现上、 中、 下全煤厚覆盖的综合治理方案， 并确立了现场与数据相互验 证的分析模式， 施工排放孔对断层区域消突， 使综采工作面在逆断层群区域回采期间瓦斯 未出现异常变化， 回采效率得到提高， 确保了综采工作面安全、 高效通过逆断层群区域。 此 技术为类似条件下的综。

13、采工作面通过逆断层群提供了技术支持。 0012 下面以某煤矿的W2303综采工作面为例， 说明本发明提供的一种综采工作面安全 高效通过逆断层群的施工方法的具体步骤。 0013 S1、 综合分析顺槽巷道掘进揭露断层、 钻孔施工覆盖等资料， 对综采工作面通过逆 断层区域的潜在问题进行剖析。 0014 由通风管理部、 地测管理部、 抽放管理部、 生产技术管理部等部室综合分析顺槽巷 道掘进揭露断层、 钻孔施工覆盖等资料， 对综采工作面通过逆断层区域可能存在的问题进 行剖析， 制定保障措施， 确保综采工作面在逆断层群区域可以实现安全、 高效回采。 该W2303 综采工作面处于逆断层群 （FW23032-。

14、2、 DF9、 Fw2302x-2） 影响区域， 其地质分析情况如图1所 说明书 2/4 页 4 CN 111236940 A 4 示。 0015 S2、 首先使用定向钻机对综采工作面逆断层群影响区域覆盖施工千米钻孔， 然后 根据千米钻孔和抽采情况， 使用普通钻机对综采工作面逆断层影响范围内千米钻孔抽采效 果较差的区域进行覆盖施工顺层钻孔， 对逆断层三角带及上下盘进行消突。 其中， 千米钻孔 指使用定向钻机施工的长钻孔， 顺层钻孔指的是通过普通钻机施工的本煤层到本煤层的钻 孔， 抽采效果的判断可以通过对抽采达标进行计算及钻孔覆盖情况综合判断， 一般抽采效 果较差的地方可能具有断煤层， 因此通过。

15、施工顺层钻孔可以进行消突。 0016 通过使用定向钻机施工千米钻孔对综采工作面断层群 （FW23032-2、 DF9、 Fw2302x- 2） 影响区域进行覆盖、 使用普通钻机施工顺层钻孔对综采工作面逆断层影响范围内千米钻 孔抽采效果较差的区域进行覆盖， 对逆断层三角带及上下盘进行消突。 为综采工作面快速 通过逆断层影响区域提供了安全的环境。 0017 具体地， 如图2所示， W23032巷岩巷2#千米钻场施工千米钻孔对逆断层FW23032-2 区域进行梳状覆盖、 消突的示意图； 如图3所示， W23031巷12#千米钻场施工千米钻孔对逆断 层DF9区域实现上中下全覆盖进行全煤厚覆盖、 消突的。

16、示意图。 如图4所示， 为综采工作面钻 孔 （千米钻孔+普通钻孔） 覆盖情况示意图。 0018 S3、 根据综采工作面钻孔覆盖情况对逆断层数据进行推算， 根据施工方案确定工 作面留底煤厚度。 0019 综合分析后， 可以确定综采工作面在回采期间， 逆断层对工作面的影响范围、 延伸 情况及留底 （顶） 煤情况。 如图5所示， 为综采工作面的数据表。 0020 S4、 综采工作面在逆断层区域内循环预测时， 根据工作面煤体情况， 并参考地测管 理部绘制的工作面剖面示意图， 结合已施工钻孔、 现场揭露断层情况及已知断层预报进行 综合分析断层延伸情况， 确定每循环预测孔及探测孔施工位置、 数量。 其中预。

17、测孔为工作面 突出危险性预测时施工的钻孔， 孔径42mm， 孔深5-10米。 探测孔是为了能够将断层延伸情况 探测清楚施工的钻孔， 孔径42mm， 要求探测孔施工至见煤层顶、 底板， 通过探测数据分析采 面前方煤厚及煤体赋存情况； 施工预测孔和探测孔时， 若出现异常情况， 在异常区域施工加 密钻孔进行覆盖。 0021 所述步骤S4中， 所述异常情况包括煤厚变化、 煤体发生变化或揭露断层面。 所述煤 厚变化是指煤体厚度变化大于0.5米； 所述煤体发生变化是指出现软煤或者破碎没发育； 所 述揭露断层面是指出现割矸、 留底煤。 0022 S5、 采煤工作面回采至逆断层区域前， 提前对顺槽巷道内钻孔捅。

18、孔； 工作面施工的 措施孔及钻孔均作为注浆孔进行注浆， 对煤体进行加固， 防止煤体破碎片帮导致瓦斯异常 涌出； 此外， 通过现场与数据相互验证的分析模式， 回采时施工排放孔对断层区域消突， 其 中， 排放孔的孔深较短， 为局部防突措施的一种措施孔。 0023 此外， 还可以构建会诊平台， 通过召开协调会， 建立攻坚克难交流群， 构建技术交 流平台， 能够将遇到的问题和可能遇到的问题进行会诊， 并在各业务部室之间协调相关事 宜， 为综采工作面安全、 快速通过逆断层区域提供技术支持。 同时伴随综采工作面向前推 进， 定期开展阶段性总结。 综采工作面回采至距逆断层20米前、 揭露断层面后、 通过断层。

19、区 域后， 由矿总工程师组织召开协调会， 主要针对综采工作面在逆断层区域回采可能遇到的 各类问题及保障措施进行会诊； 逆断层区域回采期间遇到不能解决的问题时， 由相关业务 说明书 3/4 页 5 CN 111236940 A 5 部室请示矿总工程师后， 召集相关部室召开临时协调会。 协调会会议纪要作为综采工作面 安全、 高效通过逆断层群的执行依据。 0024 在微信、 QQ等交流平台建立交流群， 可以全天在线交流， 实现信息即时共享。 出现 异常情况时由相关业务部室可以及时提出针对性的解决措施。 落实现场精准无误： 综采工 作面回采至距逆断层区域20米时， 由相关业务部室组织技术人员现场跟班，。

20、 主要落实工作 面煤体赋存、 瓦斯等方面是否存在异常变化； 施工单位每班验收员负责定期向调度指挥部 等部室汇报工作面煤体、 瓦斯等信息。 出现异常变化时， 由现场验收员及部室跟班人员共同 对异常信息进行确认。 执行双岗汇报， 对异常信息掌握更到位、 更准确。 0025 强化措施执行到位： 综采工作面在逆断层区域每循环预测时， 由防突队安排干部 跟班落实工作面煤体情况， 并参考地测管理部绘制的工作面剖面示意图， 确定施工预测孔 及探测孔位置及数量。 预测孔及探测孔对全煤厚进行覆盖， 出现煤厚发生变化 （大于0.5 米） 、 煤体发生变化 （出现软煤、 破碎没发育） 、 揭露断层面 （出现割矸、 。

21、留底煤） 等情况时， 在 异常区域施工加密钻孔进行覆盖。 采煤工作面回采至逆断层区域前， 提前对顺槽巷道内钻 孔捅孔。 工作面施工的措施孔及钻孔均作为注浆孔进行注浆， 对煤体进行加固， 防止煤体破 碎片帮导致瓦斯异常涌出。 0026 安全、 高效通过逆断层群： 由技术人员对现场数据及资料进行整理， 制定 “综采工 作面过逆断层进度日报表 （包含回采进度、 回采期间工作面瓦斯情况、 风排瓦斯、 瓦斯抽放、 防突措施执行、 工作面煤体变化及逆断层延伸等情况） ” ， 可以直观的了解到综采工作面的 回采情况。 针对当日回采情况确定隔日回采计划及需要采取的措施， 为安全、 高效通过逆断 层群奠定了良好。

22、的基础。 0027 本发明实施例在该煤矿西井区W2303综采工作面回采至逆断层FW23032-2 （落差4 米） 区域回采期间开展， 并成功试用， 仅用24天顺利通过逆断层FW23032-2区域。 并将该技术 应用至西井区W2303综采工作面通过逆断层DF9 （落差4米） 及Fw2302x-2 （落差2-3米） 区域， 均成功应用。 W2303综采工作面在逆断层群 （FW23032-2 （落差4米） 、 DF9 （落差4米） 及 Fw2302x-2 （落差2-3米） ） 区域共安全推进396米， 共耗时128天 （包含检修班时间） ， 日回采进 度达3.3米/天 （4刀） ， 且未出现瓦斯等异。

23、常。 并增加W2303综采工作面回采煤量约100万吨， 节省施工撤架通道、 新切眼并安装采面费用约1500万元， 经济效益显著。 0028 综采工作面安全、 高效通过逆断层群方法为今后矿井其他综采工作面在地质异常 区域回采提供了强有力的技术保障。 综采工作面安全、 高效过逆断层群技术的应用可以大 大缩短综采工作面在逆断层区域的停留时间， 并且保证了综采工作面能够安全通过逆断层 区域， 同时创造显著的经济效益， 减少了煤炭资源的浪费。 0029 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111236940 A 6 图1 说明书附图 1/4 页 7 CN 111236940 A 7 图2 图3 说明书附图 2/4 页 8 CN 111236940 A 8 图4 说明书附图 3/4 页 9 CN 111236940 A 9 图5 说明书附图 4/4 页 10 CN 111236940 A 10 。