深井高突煤層平硐石門輔助揭煤技術研究

閆學太

(平頂山天安煤業股份有限公司十礦,河南省平頂山市,467000)

深井高突煤層平硐石門輔助揭煤技術研究

閆學太

(平頂山天安煤業股份有限公司十礦,河南省平頂山市,467000)

為解決平煤股份十礦己15－24100機巷石門揭煤難題,根據井下煤層賦存地質條件,在己15－24100機巷向采面方向5 m處施工一條66 m揭煤輔助巷,巷道位于己15煤層頂板以上7 m,向下施工穿層預抽鉆孔,輔助巷的施工提高了鉆孔施工的精度、擴大了鉆孔的覆蓋范圍,結合己15－24100機巷鉆孔,在機巷掘進頭和平硐石門輔助揭煤巷同時施工抽采鉆孔,消除煤層的突出危險性。

平硐石門輔助揭煤 輔助巷 抽采鉆孔 突出危險性 防突措施

1 工作面概況

平煤股份十礦己15－24100工作面位于己四采區西翼第四區段,東靠己四系統,西至26勘探線,南鄰己15—24080工作面,北部未開采,地面對應位置為黃瓜山西北,工作面標高－570～－685 m,地面標高150～300 m,埋深720～980 m。己15－24100工作面含有己15煤層、己16煤層、己17煤層及己15和己16煤層部分區域合層,其中己15煤層厚度1.5～2.6 m,平均厚2.1 m,煤層傾角10°～27°,結構穩定,與己16煤層夾矸0～6.0 m。己15－24100工作面頂板為厚層狀砂質泥巖或砂巖。

實測己15－24100工作面所在煤層己15－17煤層瓦斯壓力2.9 MPa,大于《防治煤與瓦斯突出規定》(2009)規定的0.74 MPa,按照規定需要進行揭煤。

2 平硐石門輔助揭煤技術

2.1 原理及優點

平硐石門輔助揭煤原理就是在揭煤巷道的附近另開一條巷道,利用平硐石門向揭煤區域施工抽采鉆孔,消除煤層的突出危險性,實現安全揭煤。

平硐石門輔助揭煤具有揭煤效率高(在平硐石門輔助巷內方便施工,可以多個鉆孔同時施工,縮短施工時間)、安全性高和消突范圍大(可以在巷道底板和巷道掘進頭向揭煤區域實施鉆孔,鉆孔覆蓋范圍大,消突效果好)的特點。

2.2 己15－24100工作面平硐石門輔助揭煤技術

己15－24100工作面機巷車場向機巷施工期間需要揭開己15－16煤層,揭煤點位于己15－16合層區,煤層厚4.2 m左右,與己17煤層之間夾矸在1.5～2.0 m。己15－24100機巷車場開口位于己四軌道下山內,交叉口向里20 m處,按要求平腰線施工至機巷位置并保證巷道底板巖柱與己15煤層間距不小于7.0 m,然后下坡10°拐正機巷揭煤。采用錨網初噴、錨索、棚子、噴漿聯合支護。通過輔助揭煤巷向揭煤區域施工瓦斯預抽鉆孔,抽采揭煤區域煤層瓦斯,消除煤與瓦斯突出危險性。揭煤地點在開口向里48 m處,由于巷道在己15煤層頂板以上,揭煤方向就從己15煤層頂板向下揭露己15煤層,然后穿透己15、己16、己17煤層,完成揭煤工作。

為消除煤層的突出危險性,十礦在己15－24100機巷向采面方向5 m處施工一條長度為66 m揭煤輔助巷道。揭煤輔助巷道位于己15煤層頂板以上7 m,向下施工穿層預抽鉆孔。鉆孔全部在輔助巷施工,鉆孔孔底之間最小垂距不能超過3.0 m。輔助巷底板共布置15組瓦斯抽采鉆孔,全部為穿層鉆孔,每組15個鉆孔,共225個;輔助巷里段掘進頭布置8排抽放措施孔,每排15個,共120個。措施孔終孔控制機巷輪廓線外各15 m,鉆孔開孔間距0.30 m,鉆孔要求穿己17煤層見己17煤層底板0.5 m。

3 區域防突措施效果檢驗

3.1 含量測試

對揭煤區域煤層防突措施進行檢驗時,在輔助巷布置5個檢驗測試點,檢驗測試鉆孔分別穿透煤層進入己17底板0.5 m,且有一個檢驗測試點位于己15－16煤層穿層鉆孔控制區域內距邊緣不大于2 m的范圍。

1＃效檢孔開孔在打鉆輔助巷對應機巷預計揭煤點向后15 m位置,在輔助巷底板距右幫0.65 m開孔施工;2＃效檢孔開孔在打鉆輔助巷對應機巷預計揭煤點的位置,在輔助巷左幫與底板結合面處開孔施工;3＃效檢孔開孔在打鉆輔助巷對應機巷預計揭煤點的位置,在輔助巷底板距右幫0.65 m開孔施工;4＃效檢孔開孔在打鉆輔助巷對應機巷預計揭煤點的位置,在輔助巷右幫底板以上0.4 m開孔施工;5＃效檢孔開孔在打鉆輔助巷對應機巷預計揭煤點向前15 m位置,在輔助巷底板距右幫0.65 m開孔施工。鉆孔參數如表1所示。

表1 效檢鉆孔參數表

在己15－24100機巷底抽巷測得己15－16煤層的殘余瓦斯含量最大值為9.46 m3/t,大于《防治煤與瓦斯突出規定》規定的臨界值指標8 m3/t。

在瓦斯含量超標區域采取松動爆破措施和延長抽放瓦斯措施后,測定己15－16煤層的殘余瓦斯含量最大值為4.7715 m3/t,己17煤層的殘余瓦斯含量最大值為4.2531 m3/t。

3.2 抽采量

預抽瓦斯鉆孔施工完成后進行聯網抽采,瓦斯抽采時間從2012年2月—6月,共5個月。己15－24100高位巷及打鉆輔助巷瓦斯抽放混合流量為8.42～27.79 m3/min,平均為17.805 m3/min,瓦斯抽采總量為180589.25 m3。

3.3 預抽率

所有鉆孔共控制煤體范圍長50 m、寬34 m,己15－16、己17煤層最厚處7.1 m,容重1.31 t/m3,瓦斯原始含量20.0374 m3/t。通過施工預抽鉆孔,瓦斯抽放預抽率(瓦斯抽采量/煤體瓦斯含量)為47.50%。

3.4 噸煤鉆孔量

石門揭煤區域煤炭儲量為1.58萬t,本區域實際共施工707個抽放鉆孔,其中機巷掘進頭位置施工抽放鉆孔70個,輔助巷施工措施鉆孔637個,總孔深22251.5 m,煤孔深8900 m,噸煤鉆孔量為0.56 m/t。

4 結論

平硐石門輔助揭煤技術在平煤股份十礦己15－24100工作面得到了應用,在石門施工抽采鉆孔,鉆孔覆蓋范圍大、安全性高、施工快。經過區域鉆孔施工后,進行效果檢驗,測定己15－16煤層的殘余瓦斯含量最大值為4.7715 m3/t,己17煤層的殘余瓦斯含量最大值為4.2531 m3/t,均小于《防治煤與瓦斯突出規定》規定的臨界值指標8 m3/t。說明揭煤工作面無突出危險性,直接執行遠距離放炮揭煤。

[1] 時亞軍,武沛武等.高壓水射流卸壓增透石門揭煤技術研究[J].中國煤炭,2012(11)

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[3] 王二飛,王平.傾斜三軟煤層石門揭煤聯合加固技術實踐[J].中州煤炭,2012(10)

[4] 王烈,楊志軍,劉建明.石門揭煤誘導煤與瓦斯突出的靜動應力分析[J].中州煤炭,2012(12)

[5] 唐春安,劉紅元.石門揭煤突出過程的數值模擬研究報告[J].巖石力學與工程學報,2002(10)

(責任編輯 張艷華)

Study on auxiliary coal exposed through horizontal crosscut technique of the high outburst coal seam in deep coal mine

Yan Xuetai
(The 10thCoal Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Industry Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467000,China)

To solve the difficult problem of coal exposed through crosscut in the F15-24100 intake roadway of the 10thCoal Mine of Pingdingshan coal industry Co.,Ltd.,according to the geological conditions of coal seams occurrence,the auxiliary coal exposed roadway which was 66 m long and located in 7 m above the roof of F15coal seam and the down pre drainage boreholes through coal and rock seams were drilled in was constructed at 5 m away from the F15-24100 intake roadway directing the working face.The construction of auxiliary coal exposed roadway improved the accuracy of the boreholes drilling and expanded the coverage of boreholes drilling.The outburst danger was eliminated by drainage boreholes which located in roadway and driving face of the F15-24100 intake roadway and auxiliary coal exposed roadway through horizontal crosscut.

auxiliary coal exposed through horizontal crosscut technique,the auxiliary coal exposed roadway,drainage boreholes,outburst danger,outburst prevention measures

TD713.3

A

閆學太(1961－),男,河南許昌人,高級工程師,現任平頂山天安煤業股份有限公司十礦黨委書記,長期從事煤礦企業管理工作。