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摘 要:通过对突出矿井消突措施方法和掘进工序冲突、影响的分析,采取了“小循环、巷帮截流抽放、本煤层抽放钻孔布置在钻场内”的防突措施,取得了明显的安全效果和经济效益。对同类型矿井具有借鉴价值。
关键词:煤与瓦斯突出;边掘边抽;快速掘进
一、概述
随着高产高效综合机械化开采的发展,必然要求巷道掘进实现安全快速以适应矿井正常采掘接替的需要。目前,我国大部分矿井的综掘进度基本上能满足生产要求,但对于高瓦斯突出危险煤层煤巷掘进来说,由于其具有瓦斯涌出量大、煤与瓦斯突出危险性大等特点,导致掘进速度缓慢,严重影响矿井采掘正常接替和安全生产。因此,实现高瓦斯突出危险煤层煤巷安全快速掘进已成为亟待解决的关键技术难题。
突出煤层煤巷的安全快速掘进,一直是煤与瓦斯突出矿井不断探索、追求的目标。如何科学解决消突工序和掘进工序的时间分配,且在较短的时间内高效完成消突工作,为掘进工序赢得时间,是煤与瓦斯突出矿井科学落实“防突围着生产转,生产跟着防突走”协调原则的当务之急。义煤集团义安矿在突出煤层煤巷的快速掘进技术上,做了一些有益的探索和实践,取得了较好的效果。
二、原消突措施影响掘进速度的原因
原煤巷掘进消突措施:主巷排放钻孔21个,控制前方30 m,掘进25 m;巷帮钻场先打21个排放钻孔再掘进3m钻场,钻场之内抽放钻孔呈扇形布置,控制巷道前方50 m和巷帮8 m。12011工作面轨道巷、胶带巷按原煤巷掘进消突措施开始施工以来,单头月进尺始终在40~55 m。
1、采用主巷排放钻孔30 m消突措施,无效钻孔进尺多,后15m容易造成塌孔,排放效果差;效果检验后仍需补打措施孔,影响掘进工序时间。
2、采用巷帮钻场先打21个排放钻孔再掘进3m钻场的消突措施,存在重复消突、占用掘进工序时间的弊端。因为在进行巷帮抽放消突的同时,对要掘钻场的部位已经连带实施消突措施。
3、采用在巷帮施工本煤层抽放钻孔,与掘进面掘进运煤工序容易发生冲突,相互影响。
4、采用液压钻机施工主巷排放钻孔,移动钻机和固定钻机占用时间长,有效打钻时间少。
5、每个循环采用的打钻、排放、效检、掘进时间分配不科学,施工紧凑性差。
三、巷帮边掘边抽钻孔布置
巷帮采取边掘边抽措施即在巷道两帮分别施工钻场,每隔 15 m 施工一个钻场,在巷道左右帮交替施工。在每个上帮钻场内施工 8个抽放钻孔,在每个下帮钻场内施工 6个抽放钻孔,孔深不得小于36 m。钻孔尽量布置在煤层中,每施工好一个抽放钻孔,必须立即合茬抽放,如图1、图2所示。
四、水力挤出综合防突技术的实施效果
1、煤体压裂特征显著。水力挤出措施效果好坏的主要判据是工作面煤壁向外位移量。该工作面运输巷道注水后煤壁均出现了明显的位移,位移量为 40~ 400 mm,平均 194 mm,而且煤层均产生了明显的裂隙,最多的达到 5条,平均宽 10mm 左右。
瓦斯涌出趋于均匀。采取措施后,巷道瓦斯浓度增加 0.06% ~ 0.30%,绝对瓦斯涌出量增加 0.27~ 1.35 m3/m in。由于大量瓦斯被抽放或者释放出来,炮后瓦斯超限现象基本消除,而且由于高压水封闭了煤的孔隙,堵塞了瓦斯排放通道,瓦斯涌出缓慢,掘进期间瓦斯浓度也有所降低。
3、巷帮钻孔瓦斯抽放量增加。采取了水力挤出后,工作面前方煤体外移,煤体裂隙增大,煤层透气性增强,使得掘进工作面前方卸压煤体中钻孔瓦斯抽排量大大增加,与采取该措施前相比抽排量提高了 20% ~ 30%。
4、煤层突出危险性大大降低。在整个试验过程中,严格执行四位一体的防突措施。注水后煤体充分湿润,钻屑量很小,从未出现过超标现象。由于煤体的位移,煤层裂隙增加,瓦斯得到了充分的释放,钻屑瓦斯解吸指标值也有所降低,在试验300余米巷道中,措施效果检验超标仅有 12 次,究其原因是因为注水后瓦斯没有得到充分的释放,停 30m in后再效检,未曾出现超标。而且绝大部分超标点都在断层附近,该处突出危险性相对较大。总的来说,注水后煤层的突出危险性都大大降低了。
五、结束语
煤与瓦斯突出是煤矿井下发生的一种复杂瓦斯动力现象。统计表明,煤层内采掘工作面突出次数最多,占突出次数的 94%。大多数矿井采用超前排放孔作为煤巷掘进工作面的消突措施,并通过增加孔数和孔深来提高防突效果,但是排放孔措施打钻时间长,且打钻过程中有卡钻、吸钻等动力现象。该措施费工费时,瓦斯超限仍然不断,造成掘进速度缓慢。介绍了采用水力挤出与巷帮边掘边抽相结合的綜合防突技术,该技术提高了煤巷掘进速度,月进尺平均达到 90 m以上,实现了安全快速掘进。
参考文献
[1]魏国营,张书军,辛新平 1 突出煤层掘进防突技术研究[ J ].中国安全科学学报,2005(6).
[2]方伟1优化超前钻孔布置实现突出煤层快速掘进的探讨[J]1煤矿安全,2007(7)
[3]俞启香 1 矿井瓦斯防治[M ].徐州:中国矿业大学出版社,1992.
关键词:煤与瓦斯突出;边掘边抽;快速掘进
一、概述
随着高产高效综合机械化开采的发展,必然要求巷道掘进实现安全快速以适应矿井正常采掘接替的需要。目前,我国大部分矿井的综掘进度基本上能满足生产要求,但对于高瓦斯突出危险煤层煤巷掘进来说,由于其具有瓦斯涌出量大、煤与瓦斯突出危险性大等特点,导致掘进速度缓慢,严重影响矿井采掘正常接替和安全生产。因此,实现高瓦斯突出危险煤层煤巷安全快速掘进已成为亟待解决的关键技术难题。
突出煤层煤巷的安全快速掘进,一直是煤与瓦斯突出矿井不断探索、追求的目标。如何科学解决消突工序和掘进工序的时间分配,且在较短的时间内高效完成消突工作,为掘进工序赢得时间,是煤与瓦斯突出矿井科学落实“防突围着生产转,生产跟着防突走”协调原则的当务之急。义煤集团义安矿在突出煤层煤巷的快速掘进技术上,做了一些有益的探索和实践,取得了较好的效果。
二、原消突措施影响掘进速度的原因
原煤巷掘进消突措施:主巷排放钻孔21个,控制前方30 m,掘进25 m;巷帮钻场先打21个排放钻孔再掘进3m钻场,钻场之内抽放钻孔呈扇形布置,控制巷道前方50 m和巷帮8 m。12011工作面轨道巷、胶带巷按原煤巷掘进消突措施开始施工以来,单头月进尺始终在40~55 m。
1、采用主巷排放钻孔30 m消突措施,无效钻孔进尺多,后15m容易造成塌孔,排放效果差;效果检验后仍需补打措施孔,影响掘进工序时间。
2、采用巷帮钻场先打21个排放钻孔再掘进3m钻场的消突措施,存在重复消突、占用掘进工序时间的弊端。因为在进行巷帮抽放消突的同时,对要掘钻场的部位已经连带实施消突措施。
3、采用在巷帮施工本煤层抽放钻孔,与掘进面掘进运煤工序容易发生冲突,相互影响。
4、采用液压钻机施工主巷排放钻孔,移动钻机和固定钻机占用时间长,有效打钻时间少。
5、每个循环采用的打钻、排放、效检、掘进时间分配不科学,施工紧凑性差。
三、巷帮边掘边抽钻孔布置
巷帮采取边掘边抽措施即在巷道两帮分别施工钻场,每隔 15 m 施工一个钻场,在巷道左右帮交替施工。在每个上帮钻场内施工 8个抽放钻孔,在每个下帮钻场内施工 6个抽放钻孔,孔深不得小于36 m。钻孔尽量布置在煤层中,每施工好一个抽放钻孔,必须立即合茬抽放,如图1、图2所示。
四、水力挤出综合防突技术的实施效果
1、煤体压裂特征显著。水力挤出措施效果好坏的主要判据是工作面煤壁向外位移量。该工作面运输巷道注水后煤壁均出现了明显的位移,位移量为 40~ 400 mm,平均 194 mm,而且煤层均产生了明显的裂隙,最多的达到 5条,平均宽 10mm 左右。
瓦斯涌出趋于均匀。采取措施后,巷道瓦斯浓度增加 0.06% ~ 0.30%,绝对瓦斯涌出量增加 0.27~ 1.35 m3/m in。由于大量瓦斯被抽放或者释放出来,炮后瓦斯超限现象基本消除,而且由于高压水封闭了煤的孔隙,堵塞了瓦斯排放通道,瓦斯涌出缓慢,掘进期间瓦斯浓度也有所降低。
3、巷帮钻孔瓦斯抽放量增加。采取了水力挤出后,工作面前方煤体外移,煤体裂隙增大,煤层透气性增强,使得掘进工作面前方卸压煤体中钻孔瓦斯抽排量大大增加,与采取该措施前相比抽排量提高了 20% ~ 30%。
4、煤层突出危险性大大降低。在整个试验过程中,严格执行四位一体的防突措施。注水后煤体充分湿润,钻屑量很小,从未出现过超标现象。由于煤体的位移,煤层裂隙增加,瓦斯得到了充分的释放,钻屑瓦斯解吸指标值也有所降低,在试验300余米巷道中,措施效果检验超标仅有 12 次,究其原因是因为注水后瓦斯没有得到充分的释放,停 30m in后再效检,未曾出现超标。而且绝大部分超标点都在断层附近,该处突出危险性相对较大。总的来说,注水后煤层的突出危险性都大大降低了。
五、结束语
煤与瓦斯突出是煤矿井下发生的一种复杂瓦斯动力现象。统计表明,煤层内采掘工作面突出次数最多,占突出次数的 94%。大多数矿井采用超前排放孔作为煤巷掘进工作面的消突措施,并通过增加孔数和孔深来提高防突效果,但是排放孔措施打钻时间长,且打钻过程中有卡钻、吸钻等动力现象。该措施费工费时,瓦斯超限仍然不断,造成掘进速度缓慢。介绍了采用水力挤出与巷帮边掘边抽相结合的綜合防突技术,该技术提高了煤巷掘进速度,月进尺平均达到 90 m以上,实现了安全快速掘进。
参考文献
[1]魏国营,张书军,辛新平 1 突出煤层掘进防突技术研究[ J ].中国安全科学学报,2005(6).
[2]方伟1优化超前钻孔布置实现突出煤层快速掘进的探讨[J]1煤矿安全,2007(7)
[3]俞启香 1 矿井瓦斯防治[M ].徐州:中国矿业大学出版社,1992.