煤与瓦斯突出矿井底抽巷探煤孔快速施工与封孔技术.pdf

FORUM丨论坛 煤与瓦斯突出矿井底抽巷探煤孔 帼施工与封磁术 □李博英山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司 针对玉溪煤矿底抽巷施工中怎样既与煤层保持安全距离又能时安全距离合理有效 降低无效的岩孔段长度，节约成本。分析研究了各方面的影响因素，提出了相应的对 策，使得底抽巷与煤层始终保持安全合理的安全距离，保障矿井安全生产。 1问题背景 山西兰花科创玉溪煤矿位于山西省南部、樊 庄普查区的东南部，行政区划隶属沁水县胡底乡 所辖，为国家煤炭工业发展“十一五”规划项目 和省、市重点工程，井田面积26.147 km2,批准 开釆3煤层，地质储量2.16亿t,可采储量1.42 亿t,为煤与瓦斯突出矿井，无煤尘爆炸危险， 属不自燃煤层，水文地质类型为中等型，建设规 模240万t/年。2009年开工建设，在工业广场 布置有主、副斜井分别担负煤炭运输，人员上下 及辅助提升功能，在玉溪村北部布置一对进、回 风立井负责出肝及回风任务。通风方式为抽出式, 初期釆用中央并列式通风系统。 设计主要大巷按三条布置，分别为中央辅助 运输、中央胶带输送机和中央回风大巷，三条大 巷均布置在距3号煤层底板约20 m的砂质泥岩 中，三条大巷水平间距为40 m。矿井设计利用 中央大巷直接布置工作面条带式开釆，大巷东西 两翼工作面推进长度为2 2003 000 mo在三条 主要岩石大巷的上方，经穿层钻孔对煤层消突后, 在煤层中布置三条盘区巷，分别为两条盘区抽釆 巷和一条盘区回风巷。三条巷道水平间距为 40 m,煤层巷道与岩石巷道水平间距20 m。工 作面顺槽釆用底抽巷进行消突，在距3号煤层底 板约14m的砂质泥岩中布置底抽巷。 为保障巷道掘进安全防止无计划揭露煤层， 酿成事故。底抽巷在施工过程中必须严格按设计 层位进行施工，方可确保巷道掘进安全。而煤层 赋存条件并不是一成不变的，而是随着埋藏地 点的不同，煤层的厚度、倾角等参数在不断变化, 尤其是地质构造附近变化更大，因此在巷道施工 过程中必须不断的对煤层的产状及相关的地质资 料进行不断的探测、验证方可确保巷道按设计层 位进行掘进，杜绝误揭煤事故的发生。 2问题分析 为确保底抽巷沿煤层底板等高线掘进，我们 采用在巷道内每30 m施工一个探测孔遇地质构 造或巷道交叉点时及时增加探测孔，准确探测出 巷道与煤层底板的距离。结合现场情况，目前主 要遇到如下问题。 1 煤层赋存不规律，倾角、煤层厚度等参 数变化大。 煤层赋存不是一个水平一成不变的。煤层的 倾角，薄厚等参数随时在发生变化，而底抽巷的 施工要求是随煤层底板的变化而变化，即保留足 够的安全距离，同时又要保证安全距离不能太大, 造成工程的浪费。 2 底抽巷距煤层底板等高线法距过近或过 远的危害。 底抽巷距煤层底板过近容易引起煤与瓦斯突 出造成安全事故；过远的话看似安全，实则不然, 68 / 矿业装备 MINING EQUIPMENT 底抽巷距煤层过远。①钻孔长度增加，负压损失 加大钻孔底部抽放效率低；②钻孔长度增加，增 加的全是岩孔属无效钻孔，既增加工程量，影响 进度，同时又增加投资浪费资源；③钻孔长度增 加，还会出现由于钻孔漂移，定位不准确导致的 抽采不均匀产生“空白带”等安全问题。 （3）探煤钻孔需要施工快速、操作简单、封 堵严密。 底抽巷探煤孔的施钻工具要求移动方便，操 作简单，能施工垂直向上的钻孔；钻孔封孔要求 操作方便，封堵严密不漏气，瓦斯大时随时接抽, 确保环境瓦斯满足规程要求。 3处理对策 3.1我矿目前的做法 我矿底抽巷探煤钻孔采用锚索钻机进行施工, 满足设备移动方便，能垂直向上施工钻孔，钻孔 长度等要求。探煤结束后，探煤孔封孔釆用木楔、 黄泥、锚固剂等材料进行封堵，由于探测地点大 多位于工作面迎头和距工作面迎头较近的区域初 期由于距风筒出口距离较近风压、风速大，且刚 封完孔封孔效果较好，环境瓦斯无明显变化，但 随着工作面向前掘进，封孔地点距工作面风筒出 口越来越远，风压、风速降低及经过一段时间后 封堵材料收缩导致探煤孔封堵不严密，有瓦斯涌 出，造成环境瓦斯变大，容易形成瓦斯积聚、超 限等安全隐患和事故。我矿底抽巷在掘进初期工 作面及回风流瓦斯基本一致都为0.1左右，随 着底抽巷的掘进距离不断延长，工作面的瓦斯浓 度基本没有变化一直为0.1左右，而回风流的 瓦斯探头逐步升高，最大达到0.8,经现场核实 除去巷道巷壁围岩瓦斯涌出以外，探煤孔封孔不 严，导致瓦斯泄露有很大的关系，为此我们采取 了一系列的措施改进封孔工艺确保封孔严密，瓦 斯不向环境中进行逸散，确保掘进工作满回风流 图1 4分铁质花管 瓦斯处于正常值范 围内，保障安全生 产。 3.2针对存在问 题进行的改进 探煤孔施工满 足要求，暂不需要 改进，主要封孔方 面存在安全隐患， 因此我们对封孔进 行了改进。探煤钻 孔施工完成后，用 3 m长的4分铁管 （1 m的花管）插 在钻孔固定内预留 注浆管，采用封孔 注浆泵向钻孔内注 浆，当封孔管内返 IL 图2封孔示意图 浆时停止注浆，待其凝固后，在孔口安装4分球 阀，孔内无瓦斯或瓦斯较低时关闭阀门，定期进 行检查。孔内瓦斯浓度较高时采用6分高压胶管 及配套喉箍连接至瓦斯抽釆管（临时抽釆管）内 进行抽放，如图2。 4对策效果 通过对上述方案的实施，探煤钻孔的快速封 孔及封孔后的漏气造成环境瓦斯大的问题得到根 本解决，根据此方案对底抽巷所有探煤钻孔进行 重新封口后，回风流瓦斯由0.8降至0.3左右, 为底抽巷安全掘进创造了条件。 5结语 底抽巷施工过程中探煤孔是保障底抽巷按 设计层位施工的重要手段，由于探煤孔要探至 煤层，探煤结束后管理不善势必会造成瓦斯积 聚、超限等隐患和事故，而我矿在釆取上述方 案后既保证底抽巷按设计层位施工，又能避免 因探煤孔管理不善造成瓦斯事故，使得我矿的 底抽巷能够安全、快速高效的施工为矿井建设 和生产提供安全保障。旳 〔李博英（1985）,男，山西省临汾市人〕 2019.5矿业装备/ 69