技术领域
[0001] 本发明属于煤矿技术领域，涉及一种矿井煤层群复合灾害综合防治方法。
相关背景技术
[0002] 煤炭进入深部开采后，高瓦斯、高应力和高地温环境，冲击地压和煤与瓦斯突出、自燃发火和矿井突水等灾害在孕育、发生、发展及治理过程中互为诱因、相互复合。其中煤与瓦斯突出与冲击地压问题是阻碍煤矿安全高效生产的主要动力灾害。
[0003] 针对煤与瓦斯突出矿井，需要坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则，采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突措施应当优先采用开采保护层。针对冲击地压矿井，需要坚持“区域先行、局部跟进”的防冲原则，必须采取冲击危险性预测、监测预警、防范治理、效果检验、安全防护等综合性防治措施。具备开采保护层条件的冲击地压煤层，应当开采保护层。
[0004] 不论煤与瓦斯突出治理还是冲击地压防治，均需要结合监测预警装置进行防治，现有的防治方法中的监测预警装置的布置方式降低了监测预警的精度。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0032] 本发明矿井煤层群复合灾害综合防治方法，具体按照以下步骤实施：
[0033] 步骤1：参照图2～4，根据煤层的地质条件和需监测预警的煤层工作面的位置确定监测区域，围绕所述监测区域布置瓦斯抽放巷3；
[0034] 步骤2：参照图5～7，在瓦斯抽放巷3内布置第一微震传感器6，第一微震传感器6通过电缆与信号处理站连接，形成平面式微震监测台网；
[0035] 步骤3：在监测区域内从瓦斯抽放巷3向煤层工作面按照固定间隔施工瓦斯抽放钻孔，采取水力压裂等卸压手段进行超前卸压，采场范围内煤岩层孔隙率增加，瓦斯抽采率提升；
[0036] 步骤4：采掘煤层工作面，得到采掘工作面，根据平面式微震监测台网的监测预警情况进行局部卸压，在采掘工作面布置第二微震传感器7，第二微震传感器7通过电缆与信号处理站连接，与平面式微震监测台网配合形成立体式微震监测台网，对监测区域内煤岩层破断产生的微震事件进行定位监测；
[0037] 步骤5：步骤4所述立体式微震监测台网对监测区域内产生的微震事件进行定位监测，根据定位监测数据进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治。
[0038] 具体的，步骤1中，煤层工作面为掘进工作面4或回采工作面5。
[0039] 具体的，步骤1中，参照图2～4，瓦斯抽放巷3布置方案：瓦斯抽放巷3布置在监测区域的下方的底板岩层中，各煤层工作面巷道布置在瓦斯抽放巷上方，瓦斯抽放巷3平行于设计的煤层工作面巷道，巷道水平间距不大于瓦斯抽放巷抽采卸压范围，且该水平间距在50m范围内，被解放层巷道需布置于解放层回采后的应力降低区域。
[0040] 具体的，步骤2中，参照图5～7，根据监测区域的大小在瓦斯抽放巷3布置第一微震传感器6，每处监测区域布置的不少于4个，监测区域与微震传感器间距不大于矿井配备的微震传感器最大监测范围，相邻第一微震传感器6间距不大于第一微震传感器6的最大监测范围的两倍；结合具体矿井微震装备情况，若配备通道数充足，则可在瓦斯抽放巷中按照最优尺寸全巷道布置永久微震传感器，待监测区域采掘全部结束后统一回收；否则，瓦斯抽放巷中微震传感器跟随采掘工作面进度动态挪移。
[0041] 进一步的，若配备通道数不足以全瓦斯抽放巷3布置，在工作面采掘前，仅依靠瓦斯抽放巷3内布置第一微震传感器6，单独形成平面式微震监测台网，在工作面采掘后，在工作面补充1～2个第二微震传感器7，配合瓦斯抽放巷3中布置的第一微震传感器6共同形成立体式微震监测台网，对监测区域内煤岩层破裂产生的微震事件进行定位监测。
[0042] 进一步的，立体式微震监测台网将瓦斯抽放巷3与煤层工作面投射到同一平面上，从立体式微震监测台网布置的角度提高了微震监测在垂向上的精度，更有利于复合灾害的监测与治理，提高了综合防治效果以及监测结果的可靠性。
[0043] 具体的，步骤3中，压裂手段涉及的穿层钻孔应布置在采掘巷道两侧轮廓线外至少各15m。
[0044] 具体的，步骤4中，通过立体式微震监测台网，可监测瓦斯抽放及区域卸压等工程导致的煤岩层破裂产生的微震事件，根据定位监测数据进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治。
[0045] 本发明矿井煤层群复合灾害综合防治方法中各步骤的作用：
[0046] 步骤2中布置的平面式微震监测台网能够在煤层工作面采掘前对矿井煤层群监测区域进行监测，得到的监测预警情况可以用于步骤3中瓦斯抽放巷抽放钻孔的布置间距及卸压参数的调整优化；
[0047] 步骤3根据步骤2监测预警情况进行超前卸压，超前卸压瓦斯可以有效预防瓦斯爆炸事故的发生，超前卸压还可以提高采煤效率，通过超前卸压，可以有效降低煤层中瓦斯的浓度，减少瓦斯对采掘工作的阻碍，提高采煤效率和生产效益，也可以有效抽出大量的瓦斯，减少采煤工作面发生瓦斯超限的机会；
[0048] 步骤4布置的第二微震传感器可以配合平面式微震监测台网形成立体式微震监测台网，可监测到采掘工作面的微震事件以及回采工作面面前面后的微震事件，从立体式微震监测台网布置的角度提高了微震监测在垂向上的精度，更有利于复合灾害的监测与治理，提高了综合防治效果以及监测结果的可靠性；
[0049] 步骤5根据立体式微震监测台网对监测区域内产生的微震事件进行定位监测，根据定位监测数据进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治，本发明可以从源头治理开始，针对存在煤与瓦斯突出和冲击地压等复合灾害的矿井，从区域到局部的防治思路，不仅有利于煤层及其附近瓦斯的顺利抽采，更有利于改善区域煤岩层性质，达到区域协同治理的目的，同时可以结合监测数据实时优化区域防治效果，实现降低煤与瓦斯突出和冲击地压风险。
[0050] 实施例1
[0051] 本实施例矿井煤层群复合灾害综合防治方法，具体按照以下步骤实施：
[0052] 步骤1：根据煤层的地质条件和需监测预警的掘进工作面4或回采工作面5的位置确定监测区域，围绕监测区域布置瓦斯抽放巷3，步骤1瓦斯抽放巷3在监测区域下方的底板岩层布置，瓦斯抽放巷3上方布置有掘进工作面巷道或回采工作面巷道，瓦斯抽放巷3平行于煤层工作面巷道，瓦斯抽放巷3与掘进工作面巷道或回采工作面巷道的水平间距50m；
[0053] 步骤2：在步骤1瓦斯抽放巷3内布置第一微震传感器6，根据监测区域的大小和步骤1第一微震传感器6最大监测范围在瓦斯抽放巷3全巷道布置第一微震传感器6，监测区域与第一微震传感器6间距为第一微震传感器6的最大监测范围的0.5倍，相邻第一微震传感器6间距不大于第一微震传感器6的最大监测范围的1.25倍，第一微震传感器6通过电缆与信号处理站连接，形成平面式微震监测台网，步骤2第一微震传感器6布置在采掘工作面两侧，第一微震传感器6为4个；
[0054] 步骤3：在步骤1监测区域内，从瓦斯抽放巷3向煤层按照固定间隔施工抽放钻孔，采取水力压裂卸压手段对煤层进行超前卸压，瓦斯抽放巷3抽放钻孔布置间距及卸压参数根据步骤2平面式微震监测台网的监测预警情况优化；
[0055] 步骤4：采掘步骤1煤层工作面，得到采掘工作面，根据平面式微震监测台网的监测预警情况采用煤层钻孔卸压进行局部卸压，在采掘工作面布置第二微震传感器7，第二微震传感器7通过电缆与信号处理站连接，与步骤2平面式微震监测台网配合形成立体式微震监测台网，步骤4第二微震传感器7在掘进工作面4和回采工作面5分别布置1个，相邻第二微震传感器7间距为第二微震传感器7的最大监测范围的1.25倍；
[0056] 步骤5：步骤4立体式微震监测台网对监测区域内产生的微震事件进行定位监测，根据定位监测数据采用煤层爆破卸压进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治。
[0057] 实施例2
[0058] 本实施例矿井煤层群复合灾害综合防治方法，具体按照以下步骤实施：
[0059] 步骤1：根据煤层的地质条件和需监测预警的掘进工作面4或回采工作面5的位置确定监测区域，围绕监测区域布置瓦斯抽放巷3，步骤1瓦斯抽放巷3在监测区域下方的底板岩层布置，瓦斯抽放巷3上方布置有掘进工作面巷道或回采工作面巷道，瓦斯抽放巷3平行于煤层工作面巷道，瓦斯抽放巷3与掘进工作面巷道或回采工作面巷道的水平间距45m；
[0060] 步骤2：在步骤1瓦斯抽放巷3内布置第一微震传感器6，根据监测区域的大小和步骤1第一微震传感器6最大监测范围在瓦斯抽放巷3全巷道布置第一微震传感器6，监测区域与第一微震传感器6间距为第一微震传感器6的最大监测范围的0.75倍，相邻第一微震传感器6间距为第一微震传感器6的最大监测范围的1.5倍，第一微震传感器6通过电缆与信号处理站连接，形成平面式微震监测台网，步骤2第一微震传感器6布置在采掘工作面两侧，第一微震传感器6为6个；
[0061] 步骤3：在步骤1监测区域内，从瓦斯抽放巷3向煤层按照固定间隔施工抽放钻孔，采取水力压裂卸压手段对煤层进行超前卸压，瓦斯抽放巷3抽放钻孔布置间距及卸压参数根据步骤2平面式微震监测台网的监测预警情况优化；
[0062] 步骤4：采掘步骤1煤层工作面，得到采掘工作面，根据平面式微震监测台网的监测预警情况采用煤层钻孔卸压进行局部卸压，在采掘工作面布置第二微震传感器7，第二微震传感器7通过电缆与信号处理站连接，与步骤2平面式微震监测台网配合形成立体式微震监测台网，步骤4第二微震传感器7在掘进工作面4和回采工作面5分别布置2个，相邻第二微震传感器7间距为第二微震传感器7的最大监测范围的1.5倍；
[0063] 步骤5：步骤4立体式微震监测台网对监测区域内产生的微震事件进行定位监测，根据定位监测数据采用煤层爆破卸压进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治。
[0064] 实施例3
[0065] 本实施例矿井煤层群复合灾害综合防治方法，具体按照以下步骤实施：
[0066] 步骤1：根据煤层的地质条件和需监测预警的掘进工作面4或回采工作面5的位置确定监测区域，围绕监测区域布置瓦斯抽放巷3，步骤1瓦斯抽放巷3在监测区域下方的底板岩层布置，瓦斯抽放巷3上方布置有掘进工作面巷道或回采工作面巷道，瓦斯抽放巷3平行于煤层工作面巷道，瓦斯抽放巷3与掘进工作面巷道或回采工作面巷道的水平间距40m；
[0067] 步骤2：在步骤1瓦斯抽放巷3内布置第一微震传感器6，根据监测区域的大小和步骤1第一微震传感器6最大监测范围在瓦斯抽放巷3全巷道布置第一微震传感器6，监测区域与第一微震传感器6间距为第一微震传感器6的最大监测范围，相邻第一微震传感器6间距为第一微震传感器6的最大监测范围的2倍，第一微震传感器6通过电缆与信号处理站连接，形成平面式微震监测台网，步骤2第一微震传感器6布置在采掘工作面两侧，第一微震传感器6为4个；
[0068] 步骤3：在步骤1监测区域内，从瓦斯抽放巷3向煤层按照固定间隔施工抽放钻孔，采取水力压裂卸压手段对煤层进行超前卸压，瓦斯抽放巷3抽放钻孔布置间距及卸压参数根据步骤2平面式微震监测台网的监测预警情况优化；
[0069] 步骤4：采掘步骤1煤层工作面，得到采掘工作面，根据平面式微震监测台网的监测预警情况采用煤层钻孔卸压进行局部卸压，在采掘工作面布置第二微震传感器7，第二微震传感器7通过电缆与信号处理站连接，与步骤2平面式微震监测台网配合形成立体式微震监测台网，步骤4第二微震传感器7在掘进工作面4和回采工作面5分别布置1个，相邻第二微震传感器7间距为第二微震传感器7的最大监测范围的2倍；
[0070] 步骤5：步骤4立体式微震监测台网对监测区域内产生的微震事件进行定位监测，根据定位监测数据采用煤层爆破卸压进行局部卸压，完成对煤层群复合灾害的综合防治。
