本發明涉及瓦斯治理技術領域，具體地說是一種適用于埋藏深度小于700m、煤層堅固性系數較大煤層的井下采空區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：

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

根據《煤礦安全規程》第二百一十條規定：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抽煤巷條帶瓦斯作為區域防突措施:

(一)新建礦井的突出煤層；

(二)歷史上發生過突出強度大于500t/次的；

(三)開采范圍內煤層堅固性系數小于0.3的；或者煤層堅固性系數為0.3～0.5，且埋深大于500m的；或者煤層堅固性系數為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力集中區的。

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

根據《防治煤與瓦斯突出規定》第四十九條規定：采取各種方式的預抽煤層瓦斯區域防突措施時，應當符合下列要求：

(一)穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區段煤層瓦斯區域防突措施的鉆孔應當控制區段內的整個開采塊段、兩側回采巷道及其外側一定范圍內的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側的范圍是：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)穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區域防突措施的鉆孔應當控制整條煤層巷道及其兩側一定范圍內的煤層。該范圍與本條第(一)項中回采巷道外側的要求相同；

(三)順層鉆孔或穿層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯區域防突措施的鉆孔應當控制整個開采塊段的煤層；

(四)穿層鉆孔預抽石門(含立、斜井等)揭煤區域煤層瓦斯區域防突措施應當在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實施(在構造破壞帶應適當加大距離)。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)，同時還應當保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線(包括預計前方揭煤段巷道的輪廓線)的最小距離不小于5m，且當鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應當保持煤孔最小超前距15m。

本發明根據上述有關規定，確定順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯掩護煤巷掘進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(留設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以內還是以外。

技術實現要素：

技術問題：本發明的目的要克服現有技術中的不足之處，提供一種方法簡單、操作方便、能減少鉆孔施工個數和打鉆成本的煤礦采空區相鄰工作面卸壓范圍測定方法。

技術方案：本發明的煤礦采空區相鄰工作面卸壓范圍測定方法，包括如下步驟：

a.采空區完全垮落后，在采空區一側留取寬度d1為5～8m煤柱，在煤柱的另一側煤層中掘進一條寬度d2為4～6m的煤層巷道；

b.在距離煤巷掘進頭c1為5～10m處施工鉆場，從鉆場內向煤層中打3個作為卸壓范圍測試孔的超前順層鉆孔，3個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，分別取巷道輪廓的法線距離l1、l2和l3節點處的鉆屑煤樣，采用直接法分別測定距巷道輪廓線法線距離l1、l2和l3節點所對應的3個測點的瓦斯含量；

d.將3個測點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，從而采取相應瓦斯治理方案。

所述的3個順層超前鉆孔的超前距c2設為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)當鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1、l2和l3節點處所測的瓦斯含量均小于煤層原始瓦斯含量時，說明采空區垮落后，相鄰工作面距離煤巷巷道輪廓線法線距離l3以內的煤層卸壓效果很好，不用施工掩護煤巷掘進的順層瓦斯抽采鉆孔；

2)當鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1和l2節點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節點處所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區垮落后，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，該區域不用施工掩護煤巷掘進的順層瓦斯抽采鉆孔；而在巷道輪廓線法線距離l2-l3區域的煤層內必須施工掩護煤巷掘進的順層瓦斯抽采鉆孔；

3)當距煤巷巷道輪廓線法線距離為l1的測點測得瓦斯含量小于煤層原始瓦斯含量，l2和l3瓦斯含量測點所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區垮落后，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，該區域不用施工順層鉆孔掩護煤巷掘進；而在距離巷道輪廓線法線距離l1-l3區域的煤層必須施工順層鉆孔掩護煤巷掘進；

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

所述施工掩護煤巷掘進的順層瓦斯抽采鉆孔，順層瓦斯抽采鉆孔掩護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：本發明在煤礦井下采空區跨落后，預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行測定，通過在煤巷掘進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瓦斯含量，再通過比較測點煤層瓦斯含量與煤層原始瓦斯含量的大小，確定測點煤層是否在采空區卸壓范圍以內，從而確定順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的鉆孔設計方案，以減少鉆孔施工個數和打鉆成本。充分發揮了采空區垮落對周邊煤體造成的卸壓效果，通過在沿空掘巷掘進頭附近施工鉆場，在鉆場內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垮落引起煤體卸壓范圍以內，從而確定采空區相鄰工作面煤層卸壓范圍，指導順層鉆孔施工范圍和順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯具體實施方案，能夠有效減少鉆孔施工個數和打鉆成本，尤其適用于新井沒有突出危險性的高瓦斯煤層或歷史上未發生過突出強度小于500t/次煤與瓦斯突出的煤層，并且煤巷條帶不得位于開采應力集中區的。其中煤層堅固性系數大于0.5時，煤層埋深小于500m；煤層堅固性系數大于0.8時，煤層埋深小于600m；或者煤層埋深小于700m。其方法簡便，便于實施，一個采煤工作面在煤巷掘進前，只需測定一次沿空掘巷相鄰工作面卸壓范圍，煤巷掘進過程中每一個循環施工瓦斯抽采鉆孔方案固定，節省鉆孔，操作性強。

附圖說明

圖1為本發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為本發明的順層抽采鉆孔施工狀態一示意圖；

圖2-2為本發明的順層抽采鉆孔施工狀態二示意圖；

圖2-3為本發明的順層抽采鉆孔施工狀態三示意圖；

圖2-4為本發明的順層抽采鉆孔施工狀態四示意圖。

其中：1-采空區；2-預留煤柱；3-煤巷掘進頭；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；9-#2鉆孔瓦斯含量測點；10-#3鉆孔瓦斯含量測點；11-順層鉆孔。

具體實施方式

下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的說明：

如圖1所示，本發明的煤礦采空區相鄰工作面卸壓范圍測定方法，首先在工作面煤巷掘進頭前5～10m開挖3m×3m×3m的鉆場，在用便攜式鉆機向煤層施工3個順層超前鉆孔，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個測點瓦斯含量是否小于該煤層原始瓦斯含量，確定所測區域是否處于采空區相鄰工作面煤層卸壓范圍之內，從而采取相應瓦斯治理方案；具體步驟如下：

a.采空區完全垮落后，在采空區一側留取寬度d1為5～8m煤柱2，在煤柱2的另一側煤層中掘進一條寬度d2為4～6m、高度為4～5m的煤層巷道5；

b.在距離煤巷掘進頭3前5～10m處開挖3m×3m×3m鉆場6，從鉆場內向煤層4中施工3個作為卸壓范圍測試孔的超前順層鉆孔，3個順層超前鉆孔的超前距均為20～60m；3個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，分別取巷道輪廓的法線距離l1為5m、l2為10m、l3為15m節點處的鉆屑煤樣，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節點所對應的3個測點(#1鉆孔瓦斯含量測點8、#2鉆孔瓦斯含量測點9和#3鉆孔瓦斯含量測點10)的瓦斯含量；

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

2)當鉆孔距巷道輪廓線法線距離l1和l2節點處#1鉆孔瓦斯含量測點8和#2鉆孔瓦斯含量測點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節點處所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區垮落后，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，即10m以內，該區域不用施工掩護煤巷掘進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)區域的煤層內必須施工掩護煤巷掘進的順層瓦斯抽采鉆孔；順層抽采鉆孔施工狀態平面示意圖見附圖2-2，順層鉆孔掩護煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個循環向工作面前方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)當距煤巷巷道輪廓線法線距離為l1節點處#1鉆孔瓦斯含量測點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9和#3鉆孔瓦斯含量測點10所測瓦斯含量等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區垮落后，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，即5m以內，該區域不用施工順層鉆孔掩護煤巷掘進；而在距離巷道輪廓線法線7距離l1-l3(5-15m)區域的煤層必須施工順層鉆孔掩護煤巷掘進；順層鉆孔施工狀態平面示意圖見附圖2-3，順層抽采鉆孔掩護煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個循環向工作面前方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)當距煤巷巷道輪廓線法線距離分別為l1、l2和l3節點#1鉆孔瓦斯含量測點8、#2鉆孔瓦斯含量測點9和#3鉆孔瓦斯含量測點10所測瓦斯含量均等于煤層原始瓦斯含量，說明采空區垮落后，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)區域的煤層必須施工順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯掩護煤巷掘進；順層抽采鉆孔施工狀態平面示意圖見附圖2-4，順層鉆孔掩護煤巷條帶范圍距離迎頭法線距離20～60m，即每個循環向工作面前方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，需要對鉆孔進行封孔，鉆孔封口完成后聯網瓦斯抽采系統，抽采達標后方可在鉆孔掩護的范圍內掘進煤巷。