煤层底板绳锯切缝区域防突措施技术领域
本发明属于防治煤与瓦斯突出区域防突措施的技术领域，特别是涉及一
种煤层底板绳锯切缝区域防突措施。
背景技术
目前，国内外对于防治煤与瓦斯突出采取的区域防突措施有开采保护层
和区域预抽煤层瓦斯2类，而开采保护层是最有效的措施。但是，开采保护
层成本高、时间长，况且绝大多数保护层本身也具有突出危险性，也必须实
施区域防突措施，一旦保护层瓦斯治理效果差、时间长，将影响整个煤矿的
安全、接替部署、效益，因而开采保护层也是制约全局的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤层底板绳锯切缝区
域防突措施，本方法采用绳锯在煤层底板切割出一条平行于煤层的裂缝，促
使煤层卸压，达到消除突出危险的目的，施工量较小，时间较短，成本较低，
防突效果较好。
本发明的目的是这样实现的：
一种煤层底板绳锯切缝区域防突措施，该方法按以下步骤进行：
步骤1.探明煤层赋存状况
在抽放巷向煤层实施地质探孔，探明煤层赋存状况；
步骤2.掘进石门
在上、下不同标高的两个抽放巷分别向煤层掘进两个石门，形成相互平
行且排列呈四边形的四个石门，石门在煤层底板附近停头，并支护完好，石
门碛头与煤层底板法线距离以满足煤层膨胀变形要求而确定；
步骤3.施工定向钻孔
用定向钻机实施定向钻孔，将相邻两个石门贯通，四个定向钻孔将四个
石门的碛头连通，形成四边形通道，定向钻孔与煤层底板法线距离以满足煤
层膨胀变形要求而确定；
步骤4.安置绳锯
完成定向钻孔的定向钻机在退钻时引导绳锯安置在对应的定向钻孔内，
最后将四个定向钻孔中的绳锯串联起来；
步骤5.实施切缝作业
在下标高的其中一个石门碛头安装绳锯切缝绞车，利用绳锯切缝绞车驱
动串联起来的绳锯，进行切缝作业，切缝作业过程中，不断收紧切割绳，至
直完成切缝，形成与煤层相邻的切缝。
进一步地，步骤1中，地质探孔后，绘制煤层底板等高线图，编制地质
报告，为掘进石门和施工定向钻孔提供基础参数。
进一步地，步骤3中，施工定向钻孔后多次清洗钻孔，以减少泥砂沉积。
进一步地，步骤4中，在安置绳锯的时候，同时利用定向钻机引导安装
导向钢缆，以作为后期绳锯突然断裂后再次安置绳锯的导引绳。
为了使绳锯从单侧切缝，减小绳锯摩擦面积，降低切缝难度，优选地，
步骤4中，在上标高的其中一个石门碛头安装绳锯导向滑轮，该石门碛头与
安装绳锯切缝绞车的石门碛头位于同侧。
为了排出四边形通道内的少量瓦斯，优选地，步骤5中，采用局部通风
机对四边形通道进行通风。
进一步地，步骤5中，在绳锯切缝绞车的进绳端布置用于冷却绳锯的冷
却液，在各定向钻孔的进绳端喷洒冷却排渣水。使定向钻孔出绳端排渣更通
畅，绳锯保持低温切割，防止绳锯过热熔断。
为了逐渐收紧绳锯，且同步完成绳锯回收，提高工作效率，进一步地，
步骤5中，随着切缝面积的逐渐增大，多余的绳锯立即回收，回收绳锯采用
定轨动滑轮机构配合牵引绞车完成：在安装绳锯切缝绞车的石门内设置动滑
轮机构的轨道，将动滑轮机构安装在该轨道的前端，动滑轮机构的滑轮连接
绳锯，用牵引绞车牵引动滑轮机构，当动滑轮被牵引到轨道尽头时，暂停切
缝作业人工卸绳回收绳锯，然后将动滑轮移到轨道前端接上绳锯恢复切缝作
业，绳锯切缝绞车与牵引绞车同步联动。
为了找到最合适的切缝面积，进一步地，步骤2中，各石门之间的间距
根据绳锯切缝绞车和牵引绞车的牵引力大小确定。
为了保证防突效果，防止安全风险，进一步地，还包括步骤6.效果考察，
通过煤层膨胀变形量和残余瓦斯含量来考察切缝区域防突效果：当切缝完成
后，布置瓦斯抽放钻孔，考察煤层膨胀变形量，待抽采瓦斯衰减后，采用区
域措施效果检验的方式提取煤样进行残余瓦斯含量测定。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1.本方法用绳锯切割煤层底板附近岩层，形成一条与煤层平行的裂缝，促
使煤层向裂缝方向发生位移变形，从而增加煤层孔隙率，提高煤层透气性系
数，使煤层吸附瓦斯逐步解吸，达到开采保护层的效果。
2.抽放巷是煤矿井下必须施工的巷道，实施绳锯切缝作业是在已有的抽
放巷内布置四个小石门，巷道工程量约100m，巷道开掘投资小。
3.作业过程中绳锯向绳锯切缝绞车牵引力方向(大致沿定向钻孔)运动，
不会接触煤层，所以不会发生突出，涌出的瓦斯量也不会很大，成缝后，煤
层在地应力和瓦斯应力的作用下向裂缝方向位移变形，使煤层的膨胀变形量
达到3‰，达到开采保护层的效果，无煤与瓦斯突出安全风险，安全可靠，治
理时间可控。
附图说明
图1为绳锯切缝立面示意图；
图2为绳锯切缝剖面示意图。
附图标记
附图中，1为上标高抽放巷，2为下标高抽放巷，3为定向钻孔，4为金
刚石绳锯，5为石门，6为导向滑轮，7为绳锯切缝绞车，8为煤层，9为动滑
轮机构，10为牵引绞车，11为煤层底板。
具体实施方式
实施例
一种煤层底板绳锯切缝区域防突措施，采用的设备包括500m定向钻机及
配套设备，金刚石绳锯，无极绳绞车等。
步骤1.探明煤层赋存状况
在抽放巷向煤层实施地质探孔，探明煤层赋存状况，绘制煤层底板等高
线图，编制地质报告，为掘进石门和施工定向钻孔提供基础参数。
步骤2.掘进石门
在上、下不同标高的两个抽放巷分别向煤层掘进两个石门，形成相互平
行且排列呈四边形的四个石门，石门在煤层底板法线距2m处停头，并支护完
好；四个石门的走向间距为200m以上，倾向间距为60m左右，即可形成一
个面积为1.2万平方米的缝面。
步骤3.施工定向钻孔
用大功率定向钻机实施定向钻孔，将相邻两个石门贯通，四个定向钻孔
将四个石门的碛头连通，形成四边形通道，钻孔大致平行于煤层底板，定向
钻孔与煤层底板法线距离以满足煤层膨胀变形要求而确定，约设计在距煤层
底板改为1～5m内，同时不得接触煤层。施工定向钻孔后多次清洗钻孔，以减
少泥砂沉积。
定向钻孔施工所涉及到的主要设备有500m定向钻机及配套设备，直径
20mm左右金刚石绳锯，大功率无极绳绞车等。以上设备都是成熟的现行装备，
只需与设备厂商联系进行能力提高和型号确认，即可投入使用。
步骤4.安置金刚石绳锯
完成定向钻孔的定向钻机在退钻时引导金刚石绳锯安置在对应的定向钻
孔内，最后将四个定向钻孔中的金刚石绳锯串联起来；在安置金刚石绳锯的
时候，同时利用定向钻机引导安装耐磨的导向钢缆，以作为后期金刚石绳锯
突然断裂后再次安置金刚石绳锯的导引绳。在上标高的其中一个石门碛头安
装金刚石绳锯导向滑轮，该石门碛头与安装金刚石绳锯切缝绞车的石门碛头
位于同侧。
步骤5.实施切缝作业
在下标高的其中一个石门碛头安装金刚石绳锯切缝绞车，利用金刚石绳
锯切缝绞车驱动串联起来的金刚石绳锯，进行切缝作业，切缝作业过程中，
不断收紧切割绳，至直完成切缝，形成与煤层相邻的切缝。
切缝作业时，采用局部通风机对四边形通道进行通风。在金刚石绳锯切
缝绞车的进绳端布置用于冷却金刚石绳锯的冷却液，在各定向钻孔的进绳端
喷洒冷却排渣水。使定向钻孔出绳端排渣更通畅，金刚石绳锯保持低温切割，
防止金刚石绳锯过热熔断。
随着切缝面积的逐渐增大，多余的金刚石绳锯立即回收，回收金刚石绳
锯采用定轨动滑轮机构配合牵引绞车完成：在安装金刚石绳锯切缝绞车的石
门内设置长15m的动滑轮机构的轨道，将动滑轮机构安装在该轨道的前端，
动滑轮机构的滑轮连接金刚石绳锯，用牵引绞车牵引动滑轮机构，当动滑轮
被牵引到轨道尽头时，暂停切缝作业人工卸绳回收金刚石绳锯，然后将动滑
轮移到轨道前端接上金刚石绳锯恢复切缝作业，金刚石绳锯切缝绞车与牵引
绞车同步联动。
步骤6.效果考察，通过煤层膨胀变形量和残余瓦斯含量来考察切缝区域
防突效果：当切缝完成后，布置瓦斯抽放钻孔，考察煤层膨胀变形量，待抽
采瓦斯衰减后，采用区域措施效果检验的方式提取煤样进行残余瓦斯含量测
定。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，
尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人
员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本
发明权利要求书所限定的范围。