掘进工作面大直径顺层长钻孔预抽消突技术研究

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我国煤矿瓦斯灾害严重,尤其是煤与瓦斯突出,严重威胁矿井安全生产,制约矿井经济效益的提高。为有效防治煤与瓦斯突出,国内外科研工作者进行了大量的研究与实践,先后采取了松动爆破、超前排放钻孔、深孔控制卸压爆破、水力化等多项防突措施,有效地降低了突出强度和突出次数,取得了明显的防突效果。但随着矿井开采深度的加大,煤与瓦斯突出危险性日益增加,以往各项防突措施的局限性日益显著。研究煤巷掘进防突技术和工艺是防突工作的重点,是突出矿井实现高产高效的关键,针对淮南矿区丁集煤层开采深度大、地应力高、煤层透气性差及突出以压出为主的特点,本文提出了掘进工作面大直径顺层长钻孔抽放瓦斯消突措施,快速消除掘进工作面的突出危险性。从理论上分析了大直径顺层长钻孔卸压增透消突的机理,钻孔控制单元煤体膨胀变形率达到保护层开采时的经验临界值1‰~3‰,即达到卸压要求;通过现场实测,得到抽放钻孔抽放时间为8天的有效抽放半径为2.3m,措施控制巷帮最小范围为9.8m,高于《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求;利用RFPA软件对不同钻孔直径和不同钻间距进行数值模拟,得到了打钻后钻孔周围横向、纵向破坏半径随钻孔直径变化的规律分别为: y = 0.6124ln( x) ? 2.5378、y = 0.5178ln( x) ? 2.197,及不同钻孔间距时的钻孔间煤体破坏卸压情况:钻孔间距越远,卸压效果越不理想,这为选择合理钻孔孔径和钻孔间距提供了理论基础;通过对措施后现场效果考察分析,得出了措施后效检超标较措施前大为下降,仅为2%,残存瓦斯含量为1.94~3.78m3/t,平均瓦斯预抽率达到38%以上;钻孔控制单元煤体膨胀变形率为1.1%,使煤体充分卸压。结果表明,措施取得了很好的防突效果,保证了该矿掘进工作安全快速进行,缓解采掘失调局面,实现了安全高效生产。
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