“以孔代巷”工程技术研究分析

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  摘要:通过对“以孔代巷”技术研究分析,选择的钻孔抽采布置高度,并在布置钻孔时充分利用定向钻机的优势,尽可能避开地质构造带,防止钻孔塌孔,尽可能增加钻孔的抽采时间,考察大孔径钻孔抽采效果,降低瓦斯抽采成本,以保证抽采效果。以此减少掘进巷道工程量,确保采掘衔接。
  关键词:瓦斯抽采;以孔代巷;采掘衔接
  一、工作面概况:
  21509工作面位于+1012m水平下煤组二采区内,开采煤层15煤层,利用现有的二采区轨道大巷、二采区回风大巷,采用走向长壁布置,二采区轨道大巷作为煤柱回收工作面的材料巷,同时在距离11501工作面(采空区)材料巷25米处掘进一条21509运输巷作为煤柱回收工作面的运输巷。21509工作面设计工作面走向长1006m,倾斜长53m(储量60.46万吨),工作面由南向北推进,为后退式综合机械化采煤。
  二、工作面煤层情况及顶底板概况
  21509工作面所掘15号煤层位于太原组下段下部,上距14号煤层17m,下距太原组底界K1砂岩4.5m。21509工作面区域煤层走向南北向,5.2m。该煤层区内稳定,结构复杂,含3-4层灰—黑灰色泥岩夹矸层。
  2、煤层顶、底板情况
  顶板上部为灰白色细砂岩,夹薄层黑色炭质条纹,分选中等,长石、石英、白云母为主,含大量植物化石;下部为黑色,夹黑色泥质条纹的灰白色砂岩,含大量植物化石;底部有薄层高炭质泥岩和薄层黄铁矿。抗压强度29.6Mpa,抗拉强度1.99Mpa。底板为黑色泥岩,顶部含大量粉砂;中部裂隙发育,含大量植物根茎叶化石和云母,断面呈丝绢光泽。抗压强度18.1Mpa,抗拉强度0.28Mpa。
  三、工作面瓦斯情况
  21509综放工作面原始瓦斯含量为3.8896-5.5509m?/t。根据测定的瓦斯含量对21509综放工作面瓦斯涌出量进行计算,瓦斯来源包括开采层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出两部分。
  四、“以孔代巷”工程的目的和意义
   “以孔代巷”技术在经济上、施工周期上具有优越性。施工回采面裂隙带定向大孔径钻孔与目前施工高抽巷进行比较。“以孔代巷”工程可以解决目前矿井抽采衔接紧张。在20509工作面采用“以孔代巷”技术将缩短抽采工程施工周期,保证矿井瓦斯治理工程顺利完成,实现回采工作面的正常接替。
  五、工作面Ⅰ段瓦斯抽采钻孔设计:
  工作面I段大孔径顶板走向长钻孔(以孔代巷)钻孔开孔位置:在二采区轨道巷距离切眼390m位置施工一个钻场(长*宽*高:16m*5m*3.5m),向14#煤层施工大孔径顶板走向长钻孔。钻孔孔径φ203mm,施工钻孔个数3个,开孔高度2m,钻孔开孔间距1m,1#钻孔距离二采区轨道大巷2m位置开孔。钻孔钻进14#煤层上,1#钻孔距15#煤顶板距离为18m,距离二采区轨道大巷6m;钻孔深度为407m;2#钻孔距15#煤顶板距离为25m,距离二采区轨道大巷12m;钻孔深度为407m;3#钻孔距15#煤顶板距离为30m,距离二采区轨道大巷18m;钻孔深度为407m;终孔间距为6m,钻孔超出切眼10m;钻机采用型号ZYD17000L进行施工。详见下表:
  21509综放工作面顶板走向长钻孔先施工I段顶板走向长钻孔共计施工3个,预计施工抽采进尺为1221米;后续两个钻场根据I段顶板走向长钻孔抽采数据分析,调整钻孔参数。
  六、钻孔封孔方式
  抽采钻孔封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤(岩)层位、岩性、构造等因素综合确定。封孔应满足密封性好、操作方便和材料经济的要求。封孔质量影响瓦斯抽采的浓度、孔口负压、甚至整个抽采系统的效果。采用水泥注浆泵封孔方法,严禁采用黄泥封孔。结合我矿实际情况。顶板走向长距离裂隙带钻孔封孔采用水泥注浆进行封孔。即:在钻孔开孔后进行扩孔,待扩孔完毕后,采用水泥注浆的方法将封孔管稳固。封孔管采用5寸钢管,钻孔封孔管总长度为9m,注浆深度为8米。
  七、钻孔施工工艺
  钻孔开孔使用φ120mm钻头施工钻孔;施工到位后更换φ165mm钻头扩孔至设计长度;再使用φ203mm钻头擴孔至钻孔全长。
  八、抽采管路附属设施
  1、在21509顶板走向长钻孔抽采管路向里50米内必须安装人工监测、在线监测及隔爆抑爆装置;
  2、在抽采支管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离应设置放水器;
  3、在21509顶板走向长钻孔抽采支管路分岔处应设置控制阀门,阀门规格应与安装地点的管径相匹配。
  4、工作面抽采管路应保持一定的坡度,一般不小于1%。
  5、在倾斜巷道中,坡度大于28°时管路应设防滑装置,其间距可根据巷道坡度确定,对28°以下的斜巷,间距一般取15m-20m。
  6、抽采管路应有良好的气密性及采取防腐蚀、防砸坏、防带电及防冻等措施。
  7、抽采管路每隔100米安装接地极。
  8、管路应用荧光标识清楚管路气流方向,并与其他管路有明显区别。
  九、瓦斯抽采效果分析
  21509综放工作面顶板走向长钻孔抽采情况下,顶板走向长钻孔单个钻孔抽采量一般为0.5 m?/min~1.0 m?/min,3个钻孔的抽采量为2 m?/min。
  21509综放工作面瓦斯绝对涌出量为11.16m3/min。当21509综放工作面预抽后,且采用顶板走向长钻孔,工作面风排瓦斯量为3.46m3/min,21509综放工作面抽采量为7.7m3/min,则工作面瓦斯抽采率为69%,满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》的指标要求,并且保证了工作面安全回采。
  作者简介:刘书钢(1980),男,河北邯郸人,毕业于河北工程大学采矿工程专业,本科学历,现任冀中能源井矿集团正珠煤业公司通风副总工程师。
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