綜放工作面頂抽巷大直徑鉆孔導通技術研究

龔 勛

(晉能控股集團 馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037100)

同忻礦的C3-5號層特厚煤層綜放工作面采用“U+I”型通風方式，工作面采用三巷布置，即膠帶巷(進風巷)、回風巷分別沿C3-5號煤層底板布置，另外沿C3-5號煤層頂板布置一條頂抽巷。頂抽巷迎頭距切眼5 m，與回風巷內錯15 m。原開采設計為頂抽巷在工作面回采15～30 m后，與采空區(qū)自然塌通，立即啟動頂抽巷瓦斯抽放系統(tǒng)，將工作面上隅角及采空區(qū)瓦斯抽出，實現(xiàn)工作面初采期間瓦斯治理。同忻礦生產接替較寬松，所以在頂抽巷完成掘進到工作面投產，通常有約10個月的停掘供風期，在此期間使用局部通風供風，增加了局部通風運維費用。

1 小直徑通風鉆孔導通法

1.1 方案構想與實施

為了減少接替工作面待采期間頂抽巷通風費用，提前實現(xiàn)對工作面有害氣體的預抽，提出利用通風鉆孔提前導通頂抽巷和切眼，形成1進2回通風系統(tǒng)的構想[1-2]，就可以將頂抽巷內風機關停，節(jié)約局部通風機的運行和維護費用，同時避免了因局部通風管理不當造成的瓦斯、無計劃停風和缺氧窒息等事故，具有良好的安全經濟效益。于是率先在同忻礦C3-5號煤層8209工作面進行試驗，該工作面傾向長230 m，可采走向1 800 m，煤厚16.5 m，采用“U+I”型通風方式，工作面開采前從頂抽巷迎頭朝工作面切眼打10個直徑為108 mm的通風小鉆孔，實現(xiàn)頂抽巷與切巷的貫通，讓抽放系統(tǒng)提前投入運行，頂抽巷貫通與通風系統(tǒng)調整前后風量分布見圖1和圖2，單位為m3/min。

圖1 通風系統(tǒng)調整前風量分布

圖2 通風系統(tǒng)調整后風量分布

1.2 實施過程中存在的問題

小直徑通風鉆孔導通法雖然達到了一定的預定目標，但小直徑鉆孔通風斷面較小，導致頂抽巷通風阻力較大，使得工作面在初采期間瓦斯抽放泵站高負壓運行，導致抽放流量小、效率偏低，使得抽放泵的運行負擔顯著加大，造成抽放系統(tǒng)隱形維修成本增加，需要進一步優(yōu)化。

2 大直徑鉆孔導通法

為了充分利用現(xiàn)有施工條件和裝備，經濟合理地解決問題，在借鑒8209工作面小直徑通風鉆孔導通法的基礎上，用8207 工作面進行優(yōu)化試驗：確定最終形成通風孔直徑為1.2 m并劃線，在圓周上均勻施工8個直徑為146 mm小鉆孔，再向圓周內偏移300 mm，施工4個直徑為270 mm大鉆孔，可采用小鉆孔貫通配合大直徑鉆頭擴孔法成孔，最后在圓心施工1個直徑為270 mm大鉆孔，最后從上向下用風鎬將鉆孔逐步刷大至直徑1.2 m，形成通風孔，在擴刷施工過程中注意通風和個體防護。該施工方法操作簡單，無需新增設備，實現(xiàn)了大直徑通風鉆孔的導通，具體鉆孔見圖3。

圖3 鉆孔施工方案剖面(mm)

3 技術經濟比較

本次比較主要從局部通風費用核算以及頂抽巷降坡貫通法、反井鉆機貫通法、小鉆孔擴孔貫通法等三種貫通方法的技術、經濟進行分析。

3.1 局部通風費用節(jié)約

根據(jù)表1、表2粗算可知：以待采期為10個月進行計算，改為全風壓通風后，8207頂抽巷可節(jié)約局部通風運行維護費用約101.2萬元。

表1 局部通風機電費合計

表2 局部通風設施折舊及人工維護費用

3.2 頂抽巷貫通三種方法費用對比

三種貫通方法費用比較見表3。

表3 三種貫通方法費用比較

根據(jù)表3計算可知，大直徑鉆孔導通法至少可節(jié)約工程費用4.7萬元。

通過以上兩個方面的經濟比較，采用頂抽巷大直徑鉆孔導通法至少可節(jié)約105.9萬元。

4 結 語

1) 通過實施頂抽巷大直徑通風鉆孔導通工藝，有效降低了頂抽巷在工作面?zhèn)洳善陂g的局部通風的運維費用，杜絕了局部通風管理不當造成的安全事故隱患。

2) 選用大直徑通風鉆孔導通工藝，無需新增設備和專業(yè)施工隊伍，因地制宜，就地取材，使得鉆孔施工費用大幅度降低。

3) 大直徑通風鉆孔導通工藝彌補了小直徑通風鉆孔通風阻力大的不足，提高了抽放系統(tǒng)的效率，減小了初期抽放系統(tǒng)的運維費用。

4) 頂抽巷大直徑鉆孔導通法取得了較好的技術、安全和經濟效益，具有一定的推廣應用價值。