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        卸壓-排放瓦斯一體化綜合技術(shù)研究及應(yīng)用

        2013-10-19 05:01:16
        科技視界 2013年14期

        閆 力

        (中國平煤神馬集團 十三礦,河南 平頂山 467000)

        瓦斯突出災(zāi)害預(yù)防與治理一直是國內(nèi)外煤礦安全科技工作的重點,我國煤層的地質(zhì)條件復(fù)雜、煤礦瓦斯突出災(zāi)害嚴(yán)重。針對這一突出問題中平能化集團十三礦與中國礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合攻關(guān),研究高瓦斯高應(yīng)畋條件下煤層巷道掘進工作面防突持術(shù),提出相應(yīng)的治理技術(shù)措施,通過對高突礦區(qū)煤層巷道掘進過程中的消突技術(shù)進行了研究,采用卸壓-排放瓦斯一體化技術(shù),取得了良好的效果,實現(xiàn)了高瓦斯、高壓力煤層中巷道快速掘進的目的。

        1 工作面概況

        己15-17-13081 采面位于中平能化集團十三礦己三采區(qū)西翼第四區(qū)段,西至礦工業(yè)廣場、居住區(qū)、張村保安煤柱邊界,東到己三采區(qū)下山保護煤柱,南北均未布置采面,可采走向長度713m,傾斜采長151m,煤厚3.8-6.2m,煤層容量1.43t/m3,煤層傾角平均17°,煤層埋藏較深,地應(yīng)力較高,瓦斯壓力大、含量高,地面標(biāo)高+110+115m,采面標(biāo)高在于-609--689m。瓦斯壓力2.85MPa,瓦斯含量22.5m3/t,突出危險性較大。頂?shù)装寰鶠樯百|(zhì)泥巖,構(gòu)造相對復(fù)雜,斷層發(fā)育,可采儲量43.9 萬t,放炮掘進,風(fēng)、機巷斷面12.6m2,采面錨網(wǎng)梁+錨索支護,機巷設(shè)計長度863m,風(fēng)巷設(shè)計長度873m,根據(jù)該礦瓦斯綜合治理需要,機風(fēng)巷施工前,先施工機風(fēng)巷的高位瓦斯抽排巷,均沿己15 煤層施工,巷道斷面均為3.0m×2.4m(寬×高)。

        2 技術(shù)方案

        為確保己15-17 煤層巷道機風(fēng)巷掘進過程中的安全生產(chǎn),根據(jù)己15-17-13081 工作面布置情況,初步擬定采用卸壓瓦斯排放一體化綜合技術(shù),即:首先利用己15 煤層高位巷道設(shè)計順層大直徑卸壓鉆孔,對下部己15-17 煤層巷道產(chǎn)生卸壓保護作用;其次,在已經(jīng)卸壓的機、風(fēng)巷掘進迎頭使用大孔徑鉆孔排放配合高壓磨料射流割縫技術(shù)措施,進一步卸壓和排放瓦斯,以確保達(dá)到安全快速掘進的目的。

        2.1 己15 煤層高位巷道槍支卸壓技術(shù)措施

        在高位瓦斯抽排中順己15 煤層施工大直徑鉆孔,沿煤層傾角13°。鉆孔深度覆蓋至風(fēng)機巷上部,鉆孔空間類似于在風(fēng)機巷上部開采了保護層,使得風(fēng)機巷區(qū)域的煤體得到卸壓,從而對防止瓦斯突出起到作用。

        鉆孔參數(shù)如下:

        1)鉆孔直徑為200mm。

        2)鉆孔間距如同1 所示。

        3)機巷上部鉆孔深度為60m,風(fēng)巷上部鉆孔深度50m。

        圖1 大直徑鉆孔布置圖

        2.1.1 機巷瓦斯巷

        1)機巷瓦斯巷距離機巷設(shè)計水平投影距離40m,根據(jù)巖層平均傾角3°計算。

        2)設(shè)計要求卸壓槽控制機巷輪廓線4m 外,可以按照卸壓角56°-60°計算,本次計算取平均值58°。

        3)機巷瓦斯巷與己15 煤層的層間距12m-16m,以平均15m 計算。

        4)建議孔深按60m 設(shè)計。

        2.1.2 風(fēng)巷瓦斯巷

        1)風(fēng)巷瓦斯巷距離風(fēng)巷水平投影距離30m,巖層平均傾角13°計算。

        2)設(shè)計要求卸壓槽控制機巷輪廓線4m 外,可以按照卸壓角56°-60°計算,本次計算取平均值58°。

        3)機巷瓦斯巷與己15 煤層的層間距12m-16m,以平均15m 計算。

        4)建議孔深按50m 設(shè)計。

        2.2 深孔卸壓爆破技術(shù)

        所謂深孔卸壓爆破就是在有煤(巖)和瓦斯突出危險的掘進工作面,根據(jù)突出危險程度及煤(巖)強度大小的不同,在爆破面中部水平間隔布置爆破孔和控制孔,采用瞬發(fā)電雷管輔以導(dǎo)爆索正向起爆的一種爆破方法。其鉆孔布置如圖2 所示。

        深孔控制卸壓爆破參數(shù):

        爆破孔孔徑:D=89mm;控制孔孔徑:D=200mm。

        孔深:機巷L(fēng)=60m;風(fēng)巷L(fēng)=60m。

        圖2 深孔卸壓爆破鉆孔布置圖

        3 己15煤層巷道掘前穿層預(yù)抽技術(shù)措施

        在機風(fēng)巷煤巷掘進前先在己15-17 煤層上部己15 煤層做高位瓦斯抽排巷,機巷高位瓦斯抽排巷距機巷平距40m,垂距8m。風(fēng)巷高位瓦斯抽排距風(fēng)巷平距30m,垂距11m。機風(fēng)巷高位瓦斯抽排巷拐入正巷后開始施工高位預(yù)抽鉆孔,機巷高位瓦斯抽排巷打鉆段長988m,風(fēng)巷高位瓦斯抽排巷打鉆段長1020m。機風(fēng)高位瓦斯抽排巷掘進過程中每架(0.7m)打2 個預(yù)抽孔,另每隔三架(2.1m)打2 個預(yù)抽孔,分上下排交錯布置,上排孔距巷道底頂1.2m,下排孔距巷道底板0.6m。機巷高位瓦斯抽排巷共設(shè)計預(yù)抽孔鉆孔3590 個,累計孔深154258m。風(fēng)巷高位瓦斯抽排巷共設(shè)計預(yù)抽孔3131 個,累計孔深108293.65m。水排粉塵。機風(fēng)巷高位瓦斯抽排巷掘進及鉆孔進尺應(yīng)超前機、風(fēng)巷100m,以保證有足夠的預(yù)抽時間。對機、風(fēng)巷掘進方向的煤體進行瓦斯預(yù)抽(圖3),起到降低瓦斯壓力和對煤體卸壓的作用。

        機、風(fēng)巷高位瓦斯抽排巷

        圖3 己15~17-13081 機風(fēng)巷高位預(yù)抽孔剖面示意圖

        4 己15煤層巷道大孔徑深孔排放鉆孔技術(shù)措施

        該設(shè)計施工6 個鉆孔,分2 排布置,每排3 個,孔徑200mm,孔深50m。上排孔開孔距巷道底板1.7m,下排孔開孔距巷道底板1m,孔水平間距1.2m。沿巷道施工方向鉆進。

        排放半徑的確定:比照直徑75mm 排放鉆孔的排放半徑(排放半徑0.7m)和直徑89mm 排放鉆孔的排放半徑(排放半徑0.9m),直徑200mm 排放鉆孔的排放半徑橫向暫定為2m,縱向1.4m(縱向是橫向的0.7 倍)。

        該排放鉆孔只控制巷道輪廓線以內(nèi),巷道輪廓線以外由兩幫的掛耳鉆孔控制。

        該抽放孔保留10m 超前距。具體設(shè)計見圖4 所示。

        圖4 迎頭排放鉆孔開孔位置示意圖

        5 效果分析

        (1)通過采用卸壓排放瓦斯一體化技術(shù),使己15-17-13081 掘進工作面掘進速度提高15-20%,綜掘時每月大于130m。

        (2)通過實施卸壓排放瓦斯一技術(shù),杜絕采取措施后生產(chǎn)過程中煤與瓦斯突出事故。

        (3)通過工業(yè)性試驗,取得了良好的效果,實現(xiàn)了高瓦斯、高應(yīng)力煤層中巷道快速掘進的目的。

        6 結(jié)論

        通過對卸壓排放瓦斯一體化技術(shù)的應(yīng)用,在高瓦斯高應(yīng)力巷道掘進施工中取得了良好的效果,實現(xiàn)了高瓦斯、高應(yīng)力煤層中巷道快速掘進的目的,該項技術(shù)值得推廣和應(yīng)用。

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