超前钻孔在掘进工作面的应用.pdf

Sci e nce and Tech nol ogy Consu l t i ng Her al d 超前钻孔在掘进工作面的应用 仲连文 鸡西矿业集团公司滴道煤矿 黑龙江鸡西 1 5 8 1 O 0 工业 技术 摘要 本文主要针对透气性较差的煤层 ， 在其掘进落煤中 炮掘、综掘 短时间内瓦斯超限问题 ， 采取打超前释放瓦斯钻孔的措施， 以避 免 掘进 落 煤 瓦斯 超 限 。 关键词 超前释放 钻孔 治理 中图分类号 TD 4 l 低透气煤层 掘进浇煤 瓦斯超 限 文献标 识码 A 1引言 随着开采深度增大及掘进机械装备水平 不断提高， 单进水平也不断提高 ， 掘进工作面 瓦斯绝对涌出量也不断增大 ， 尤其在地质构造 复杂、瓦斯压力较大区域附近的掘进工作面 ， 掘进落煤中瓦斯经常超限。鸡西矿业集团滴 道煤矿在 两个掘进 落煤瓦斯 超限治理 上 ， 采取 大功率风机 ， 大直径风筒局部通风 ， 及采取被 动缩小循 环进度 、分次放 炮 ， 均 未解决 掘进 落 煤瓦斯超限问题。尝试采用超前钻孔释放瓦 斯措施 ， 避 免掘进落 煤瓦斯 超限 。 2滴道矿概况 鸡西矿业集团滴道矿建于 l 9 5 7 年。目前， 共有5 个矿井， 多数为高瓦斯高突矿井。全矿年 产 l l 0 万t 。其中立井瓦斯较大， 绝对涌出量为 5 6 ． 7 8 m／ ra i n ， 相对涌出量含量 l 9 ． 3 6 ／ t ， 其中有 一 层煤为低透气煤层 透气性系数 0 ． O 0 2 6 md ， 属较 难 抽放 煤 层 。 滴道矿立井现有掘进队 l 2 个 ， 均为炮掘， 掘进机械率 l 0 O ％， 平均单进 1 4 m／日。最高单 进2 6 0 m／月。 掘进落煤瓦斯超限有9 个作业地 点， 瓦斯绝对涌出量 1 ． 6 ～ 2 ． 7 m ／ m i n ， 其中两 个瓦 斯 涌 出量 最 大的 工作面 均采 用 2 B K J N06． 0 ／ 3 0和 2 BKJ N0 6． 0 ／3 7大功率风机 ， 巾8 0 0高强度长风筒供风比原来 J B T 6 2 2 风 机风量提高将近一倍， 但工作面及回风瓦斯浓 度仍然超限。采用合理超前钻释放瓦斯措施 后 ， 工作面及 回风流瓦斯超 限次数 大大降低 ， 基 本上解决 了瓦斯超限问题 ， 达到安全生产的作 用 。 3超前释放钻孔布置和参数确定 治理瓦斯历来是比较复杂的 ， 首先要弄清 瓦斯 来源 ， 掘 进工作面也 不例外 。掘进 工作面 的瓦斯来源由巷道煤壁和掘进落煤两部分组 成 。在煤层中瓦斯以游离和吸附两种状态存 在， 一般情况下无论是浅部还是深部 ， 吸附的 瓦斯量占煤层瓦斯总量的 8 0 ％～9 0 ％， 游离状 态的 瓦斯只 占 l 0 ％～2 0 ％。但是在 断层 ， 大的 裂隙， 孔洞和砂岩内， 主要为游离瓦斯 。对于 滴道矿这一层透气性较差的煤层掘进落煤瓦 斯超限主要是地质构造复杂瓦斯带附近巷壁 卸压区及落煤的游离和解吸瓦斯大量涌出导 致超限， 为此采用打超前钻孔在煤体超前卸压 连续释放瓦斯， 解决在瓦斯带掘进落煤短时间 超限是有理论根据的。 超前释放钻孔参数包括以下三个方面。 3 ． 1巷帮钻孔释放范围确定 从矿压角度分析 ， 煤壁受掘进动压影响， 一 般情况下 ， 2 ～3 m 为卸压区， 3 ～5 m 料为应 力集 中区， 远处为应力集中区， 因此掘进落煤 应用。 文章编号 1 6 7 3 0 5 3 4 2 0 0 7 0 8 a 一 0 0 5 8 一 O 1 间煤壁释放的大量瓦斯主要来 自卸压区， 为此 巷帮超前释放钻孔布置在煤壁2 ～3 m为最佳 ， 对 于低透 气煤层 2～3 m 即可 。 3 ． 2超前钻孔释放半径的确定 释放半径的大小取决煤层透气性和煤层 硬 度 ， 可根 据采 用不同释放半 径掘进 落煤瓦斯 浓度确定 ， 经我矿数据统计释放半径为 0 ． 8 ～ 1 ． O m， 掘进巷道迎头布孔 4 ～l 0 个。 3 ． 3超前释放钻孔的长度确定 超前释放钻孔的深度必须打在原始应力 煤体中， 使煤体 中游离瓦斯连续释放 ， 吸附瓦 斯随压力降低解吸连续释放 ， 钻孔深度越大释 放范围越大 ， 释放的时间越长 ， 但由于煤层松 软 、钻孔变形 垮孔严重限制， 钻孔深度确定 为 l 0～l 5 m。 综上所述， 在巷帮2 m布孔两个， 迎头布孔 4～l 0个 ， 钻孔深度 l 0～l 5 m， 掘进进尺 5～l 2 米， 超前钻孔茬 3 ～5 m； 依次循环进行。钻孔 布置详见图 l 。 图 1 钻孔布置 4应用效果分析 1 掘进工作面超前钻孔可连续排放煤壁 卸压区和工作面轮廓线外煤体游离和解吸瓦 斯， 能减少工作面落后轮廓线外煤体瓦斯身巷 道大量涌出， 避免掘进中短时间瓦斯超限， 提 高安全可靠性，见表 l 。 2 超限次数减少， 减少频繁停电排瓦斯时 间， 掘进单进 月增加 8 0 m， 在安全的前提下提 高煤巷的掘进速度。 5结论 应用超前释放钻孔是治理低透气煤层掘 进 落煤 瓦斯 超 限的 有效方 法但 关键 是以 下几 个方面 1 合理根据煤层透气性、硬度确定释放 半径， 一般情况为 0 ． 8～1 ． O m。 2 根循环进度和打钻装备合理确定钻孔 深度。但是必须保证钻孔的终端能减少轮廓线 以外煤体瓦斯巷道涌出， 即两次超前钻孔压茬 3～5 m 。 3 对低透气煤层瓦斯绝对量大于 3 m ／ s 应 取强 化抽放 实现 先抽后 掘 。 参考文献 【 1 】王显政 主编 ． 煤矿安 全新技 术 ． 煤矿工业 出 版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】吴中立， 蔡善刚主编 ． 煤矿通风与安全． 淮 南矿业学院， l 9 8 4 ． 【 3 】钱鸣高， 刘听成主编 ． 矿山压力与控制． 煤 炭 工业 出版 ， l 9 8 3． 表 1应用效果分析 项 目 二采区 1 2 打钻前 四采区 2 8 层 打钻前 层 1 0 1队 后比较 右三 1 0 6队 后比较 掘进工 最高瓦斯 打钻前 3 1 I 3 作 面 浓度％ 打钻后 1 ． 1 O ． 8 瓦斯超 限 打钻前 7 5 3 2 减少超 次数／ 次 打钻后 1 5 4 限次数 8 7 ． 5 ％ 平均瓦斯 打钻前 O ． 2 O ． 1 浓度％ 打钻后 O ． 1 O ． 2 掘进巷 最 高瓦斯 打钻前 1 ． 2 1 1 回风 浓度％ 打钻后 O ． 8 O ． 9 瓦斯超 限 打钻前 1 5 9 杜绝瓦 次数／ 次 打钻后 1 1 斯超绝 平均 瓦斯 打钻前 O | 3 O ． 4 浓度％ 打钻后 O ． 4 O ． 5 瓦斯绝对 打钻前 1 ． 5 2 ． 8 量 m 3 ／ mi n 打钻后 O ． 8 1 ． 2 5 8科技咨询导报 S c ie n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g H e r a l d 维普资讯