高瓦斯上下煤層安全高效開采綜合技術研究

陳懷玉（淮滬煤電有限公司 丁集煤礦，安徽 淮南 232141）

高瓦斯上下煤層安全高效開采綜合技術研究

陳懷玉
（淮滬煤電有限公司 丁集煤礦，安徽 淮南 232141）

某礦區(qū)11-2煤通常作為13-1煤的保護層開采。本文通過高抽巷快速綜掘、鉆孔卸壓、坑透地質勘探等綜合技術實現(xiàn)了瓦斯突出煤層11-2煤及高瓦斯煤層13-1煤的安全高效開采。

高瓦斯煤層；高抽巷快速綜掘；鉆孔卸壓；坑透

1　工程背景

作為卸壓開采13-1煤的保護層，某礦1341（1）工作面主采煤層11-2煤，工作面標高-801.5～-857.1m，地面標高+22.3～+23.7m，工作面面長206.5m，11-2煤平均厚度1.8m；巷道掘進期間實測瓦斯含量為5.24～5.79m3/t，結合瓦斯線性回歸方程，預計1341（1）工作面瓦斯含量為4.17～5.79m3/t，11-2煤層為突出煤層。采用布置1341（1）工作面高抽巷于11-2煤頂板25～35m的砂巖、砂質泥巖層位，在回采前布置頂板高抽巷、于高抽巷內向13-1煤設置穿層鉆孔、工作面采前坑透地質勘探等綜合技術研究實現(xiàn)高瓦斯上下煤層安全高效開采。

2　高抽巷快速綜掘技術

根據(jù)地質情況合理選擇綜掘機的型號：采用三一重工EBZ260綜掘機掘進。合理選擇支護斷面及支護方式，優(yōu)化出矸、打運系統(tǒng)，加強班隊技術培訓和勞動組織管理是實現(xiàn)高抽巷快速綜掘的關鍵技術。首先，充分考慮巷道頂板和幫部巖性，結合巷道服務年限，優(yōu)化支護參數(shù)。結合綜掘機特點，優(yōu)化臨時支護。頂板以砂巖、砂質泥巖為主，幫部以泥巖、砂質泥巖為主。支護設計大膽采用錨網。比較U型棚支護的同類巷道，支護成本低，用料省，施工效率高，職工勞動強度小，同時巷道采取矩形斷面，相對于直墻半圓拱斷面，更利于綜掘機截割。臨時支護方面采用2根水壓單體（巷寬大于5m時，要用3根）的臨時支護方式，該種支護安全、穩(wěn)當，方便施工。其次，合理選擇施工層位。高抽巷層位選擇比較合理。結合相鄰巷道已經揭露的巖性分析，設計時將巷道布置在“軟巖”中，但由于局部地段受斷層、地質構造影響，經常會出現(xiàn)層位理紊亂現(xiàn)象，甚至可能遇到較硬的砂巖，為了減少遇到砂巖，綜掘機截割困難帶來的影響，我隊技術人員及時根據(jù)迎頭揭露的地質情況收集地質資料，并加以認真分析、總結，對于地質較復雜地段，每班安排職工用錨桿機施工一個探眼，探明層位，根據(jù)層位調整巷道坡度，確保巷道跟層施工。再之，完善施工方法。綜掘機施工采用多循環(huán)作業(yè)制。施工時截割頭先橫向切割底部，順時針切割，按切割路線從底向上切割，再修整巷道成型，然后將綜掘機后退，施工頂部錨梁網索，同時，兩幫滯后的錨網支護也開始施工。頂部錨網支護緊跟迎頭，割窯后，兩幫錨網滯后迎頭不超過6排，集中支護。每循環(huán)切割進度為1.6m；頂板巖性破碎時，每循環(huán)切割進度為0.8m。頂部使用錨索機打、注錨桿；幫部采用風鉆打眼，風動扳手攪拌器錨固錨桿，人工安裝托盤，并用加長扳手將螺帽擰緊，支護完成后進入下一個作業(yè)循環(huán)。同時，為加快施工進度，兩幫最底端各一根錨桿滯后在綜機后面施工，這樣迎頭在截割的同時，后方可以補打下部錨桿，這樣，平行作業(yè)節(jié)省了支護的時間。最后，迎頭積極推進“三八”制多工序交叉平行作業(yè)方法，迎頭在進尺的同時，三班利用掘進間隙鋪設軌道、敷設電纜、延接風水管路等，盡可能盡快的實現(xiàn)一次成巷，以實現(xiàn)時間和空間利用的最大化，為巖巷綜掘快速掘進創(chuàng)造先決條件。

圖1　高抽巷穿層鉆孔示意圖

3　高抽巷鉆孔卸壓技術

高抽巷成巷后，在其頂板向13-1煤施工穿層鉆孔，鉆孔示意圖如圖1所示。

設計時有以下要求：①本次設計在1341（1）高抽巷內向13-1煤施工穿層鉆孔，隨1341（1）工作面回采預抽13-1煤層瓦斯；②本次總共設計15組鉆孔，從“T9”點東70.6m處施工第一組，然后向東每隔40m一組，每組4個；③鉆孔在1341 （1）高抽巷頂板開孔，傾角和偏角按設計角度施工，設計依據(jù)地測科提供的剖面圖計算，實際孔深以穿透13-1煤層并進入頂板0.5m為準；④鉆孔施工巖層段采用水排渣，見煤后改用壓風排渣，穿過煤后再用水透孔，施工完畢后不需要封孔；⑤鉆孔施工期間注意觀測瓦斯變化，防止瓦斯異常涌出，必要時可停止鉆進。

4　坑透地質勘探技術

井下坑透法一般在兩巷道間進行，如在回風巷布置發(fā)射點，向煤層中發(fā)射某一頻率的電磁波，在運輸巷安置接收機觀測電磁場場強H信號，電磁波在煤層傳播中遇到介質電性變化時，電磁波被吸收或屏蔽，接收信號顯著減弱或收不到有效信號，如沿巷道多點觀測，則形成所謂的透視異常。發(fā)射點和接收點可布置在回風巷、運輸巷等易于通行和干擾小的地段。在1341（1）工作面兩巷布置測點，獲得1341（1）工作面共有4個地質異常區(qū)，異常區(qū)內斷層密布，工作面回采時采取相應的安全措施，實現(xiàn)了安全高效回采。

結語

（1）通過合理選擇支護斷面及支護方式，優(yōu)化出矸、打運系統(tǒng)，加強班隊技術培訓和勞動組織管理是實現(xiàn)高抽巷快速綜掘的關鍵技術；（2）高抽巷成巷后，在其頂板向13-1煤施工穿層鉆孔，隨底部1341（1）工作面回采，預抽13-1煤層瓦斯；（3）在1341（1）工作面坑透地質結果表明：工作面共有4個地質異常區(qū)，異常區(qū)內斷層密布，工作面回采時采取相應的安全措施，實現(xiàn)了安全高效回采。

[1]婁金福.頂板瓦斯高抽巷采動變形機理及優(yōu)化布置研究[D].中國礦業(yè)大學，2008.

[2]周華東，許家林，胡國忠，張超，秦偉，郭洪.綜采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析[J]. 煤炭科學技術，2012 （05）：55-59.

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