“三软”煤层掘进综合“防突”探讨.pdf

江西煤炭科技 J I A NC XI C O A L S CI E N C E T E C H NOL 0 G Y 2 0 0 6年 第 2期 NO． 2 2 0 0 6 “ 三软” 煤层 掘进综合“ 防突” 探 讨 李冠良， 程 政 ， 邢吉亮 郑煤集 团公司 告成煤矿 ， 河南 登 封 4 5 2 4 7 7 摘 要 分析了煤巷掘进头发生煤与瓦斯突出的原因， 介绍了“ 三软” 煤层高突区域煤巷掘进头瓦斯综合治理的途径和 措施 。 关键词 “ 三软” 煤层； 高突掘进头； 瓦斯综合治理 中图分 类号 T D 7 1 3 ． 3 文献标识码 C 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 0 6 0 2 0 0 1 8 0 2 Di s c u s s i o n o n C o mp r e h e n s i v e Ga s Ou t b u r s t Co n t r o l i n He a d i n g F a c e wi t h Th r e es o f t Co a I S e a m L I G u a n l i a n g ，C HE NG Z h e n g ，X I N G j i l i a n g G a o c h e n g C o l l i e r y ，Z h e n g z h o u Mi n i n g I n d u s t Gr o u p C o ． ，D e n g f e n g ， He n a n 4 5 2 4 7 7 。C h i n a Ab s t r a c t T h e a r t i c l e a n a l y z e s t h e c a u s e o f c o a l a n d g a s o u t b u mt i n h e a di n g f a c e a n d i n t r o d u c e s wa y s ， c o n t r o l g a s o u t b u r s t i n h e a d i n g f a c e s wi t h t h r e e s o f t c o a l s e a m． Ke y wo r d sT h r e e s o f t C o a l S e a m ； Ou t b u r s t He a d i n g F a c e； Co mp r e h e n s i v e Gas C o n t ml 1 概 况 告成煤矿开采二叠系山西组二煤层 ， 该煤层呈灰色 形状 ， 硬度系数 f 0 2 ， 极松软 ， 属 典型 的“ 三 软” 煤层。 随着开采的加深 。 2 0 0 4年元月在下山采区 2 1 0 2 1面运输 机巷施工 中， 发生煤与瓦斯突 出。后来的掘进 中， 不 断 上措施， 上手段， 执行“ 四位一体” 的防突措施 ， 开展瓦斯 综合治理， 取得了明显效果 ， 保证了掘进安全。 2 瓦斯 综合 治 理 采用抽、 卸、 排相结合 的方式对掘进头瓦斯进行综 合治理。 2 ． 1 抽放钻场设计 在巷道两帮做 挂耳 钻场 ， 实施边抽边掘。钻场间 距 4 0 m， 在巷道两帮交叉布置， 钻场深 4 m， 采用 2 ． 6 m 2 ． 8 m工字钢对棚支护 ， 棚距 0 ． 5 5 m。 2 ． 2瓦斯抽放 在巷旁每个钻场内布置 6个钻孔， 孔径 为 8 9 m m， 孔 深 5 5 m， 呈两列 3排布置， 上排开孔位置距巷底 1 ． 7 m， 中 *收稿 日期 2 0 0 5一l 2一 o 6 1 8 排开孔位置距巷底 1 ． 1 m， 下排 开孔位置距巷底 0 ． 5 m。 靠近巷帮的 3个钻孔距巷道轮廓线的距离为 2 m， 另外 3 个钻孔距巷道轮廓线 的距离为 3 m， 钻孔方 向与巷道掘 进方向一致 ， 并做到控制全煤厚。由于煤层底板起伏较 大 ， 煤厚极不稳 定 ， 经常 出现钻孔 达不到设计深度 ， 因 此 ， 允许掘进距离也随之改变。但 必须保证 留有 6 m的 超前距。钻 孔每打好后 ， 及时封孔 ， 联 网抽放。每个钻 场的抽放管均并到直径为 2 5 0 m m的主管上， 实行超前和 滞后连续抽放， 直到抽不出瓦斯为止。抽放泵安装在进 风流 的平 巷 中 ， 型 号为 2 B E 12 5 3型 ， 最大 抽 放量 为 4 0m3 ／ml n 2 ． 3 煤体卸压 在巷道两帮进行抽放的同时 ， 由于巷中的煤体压力 没有得到释放 ， 因此 ， 在 迎头打 6个卸压钻孔 ， 孔径 为 8 9 m m， 孔深 4 0 m， 保证掘进 2 0 m后 ， 卸压钻孔仍超前于迎 头 2 0 m 。如果前方条件发生变化 ， 卸压钻孔打不到 4 0 m 时 ， 允许掘进距离随之而变 ， 但超前距保持不变 。 2． 4瓦斯排 放 维普资讯 在实施边抽边掘和卸压措施的同时 ， 由于卸压钻孔 之间的煤体瓦斯含量仍 然较大 ， 因此 ， 需在巷道迎头施 工瓦斯排放钻孔。具体操 作时 ， 采用“ 四六制” 作业 方 式， 一班专门打钻排放瓦斯 ， 一班掘进。全天两班打钻 ， 两班掘进。在断面为 1 1 ． 5 m 2 的掘进迎头每次打 2 2 个瓦 斯排放钻孔 ， 孑 L 径 8 9 m m， 孔深 8 m， 钻孔方位平行于巷道 掘进方 向， 间距 0 ． 7 m， 钻孑 L 倾角 按控制 全煤厚进 行设 计 。 2 ． 5 效果检 验 排放钻孑 L 全部打完后 ， 在巷道迎头打 5个效果检验 钻孑 L ， 按 R值指标法进行措施效果检验 同时用钻屑指 标法和 q指标法进行辅助效果检验， 临界值分别取 6 k g ／ m和 5 L ／ m m i n ， 效果检验钻孔孑 L 径为 4 2 m m， 孔深为 5 ． 5 m， 1 个钻孑 L 位于掘进头 中部 ， 并平行于掘进方 向， 其它 4个钻孑 L 位于巷道断面的四角 ， 钻孑 L 的终端位于巷道轮 廓线以外 2 m处。若 测得 R≥4 ． 5或 S m a x ≥6 k g ／ m或 q m a x 5 L ／ r n m i n ， 则认为措施无效 ， 要立 即采取加打直 径为 8 9 m m的排放钻孑 L ， 再经过效果检验， 有效后方可进 行施工。每循环最大允许进尺为 2 m， 以保证 5 m以上措 施孔超前距和 2 m以上效检孔超前距 ， 严禁超尺掘进。 2 ． 6 静压 注水 经效果检验措施有效后 ， 可利用效检孔作为注水孔 对煤体进行注水 ， 注水孑 L 数 每班不得少 于 5个 ， 注水量 以邻近孑 L 出水为准。 3 打钻措施与封孔工 艺 3 ． 1 打钻措施 钻孔施工是瓦斯抽放的关键环节之一。打钻时 ， 采 用 Z D J 4 0 ／ 2 6 或 Z Y G一1 5 0型钻机进行 施工。为解决钻 进速度慢、 易塌孔 、 钻杆易断的问题 ， 采取了以下措施 I 将传统 的旋转钻进 改为风动 冲击钻进 ， 使钻进 速度提高 5 倍 以上 ， 保证 了抽放钻孔的接替。 2 为解决塌孑 L 问题 ， 每钻进 51 0 m后 ， 对钻孑 L 进 行注浆加固， 待凝固后二次钻进 ， 如此循环往复， 直 至孑 L 成 ； 对较好的煤层 ， 成孑 L 后及 时下花 管 将 5 0 ra m钢管 钻多个小孔加工而成 ， 固结钻孑 L 。 3 为解决断杆问题 ， 将原使用的 4 2 m m的钻杆改 为 5 0 m m钻杆 ， 增加钻 杆抗扭能力 ， 目前 ， 最长钻孔深 度 已l达 到 1 2 0 m。 3 ． 2 封孔工艺 根据钻场迎头煤层 的稳定程 度， 分别采用不同的封 孔方 法 。 1 孑 L 口管直接封孑 L 法 ，如果钻场迎头煤层 比较完 整 ， 裂 隙较少 ， 直接下孔 口管到钻孔中， 然后将整个断面 喷浆封闭 ， 要求喷层 覆盖整个钻场迎头断面及迎头以外 不少于 2 m的巷道。孑 L 口管直径为 e P l 0 0 m m， 长度不少于 3 m， 利用外面的法兰盘直接与抽放管联接。这种方法优 点是工艺简单 、 加工方便 、 容易操作 ， 缺点是开孔时要用 大直径钻 头 dP 1 2 7 m m 先进行扩孔 ， 然后才能安装孔 口 管封孑 L 。 2 聚胺脂封孑 L 法 封孔前将钻场巷道全部喷浆封 闭。封孔管使用 d P 2 5 m m钢管 ， 长 6 m。为便于安装 ， 将封 孑 L 管分为 2 m长的 3节 ， 通过节箍相连。在最 里面 1节 管子外侧焊两个挡板 相距 0 ． 7 m， 挡板直径略小于钻孑 L 直径 。将 1 块 0 ． 7 m0 ． 7 m毛 巾的一边 固定在两个挡 板之 间。封孑 L 时 ， 先将 聚胺 脂药包 A型 l 0包 2 0 0 g ／ 包 ， B型 l 0包 2 5 0 g ／ 包 倒在容器中迅速搅拌均匀 ， 将 封 口管上 的毛巾伸开 ， 将混合物均匀糊在毛巾上 ， 边糊 边卷 ． 然后将封 口管插进钻孑 L 的预定位置 ， 整个过程必 须在 1 分钟内完成。其优点是密封性能好 ， 但操作必须 快速熟练。 4 治理 效 果 1 通过巷旁挂耳抽放 ， 其抽放纯量可达到 0 ． 6～0 ． 7 m 3 ／ ra i n ， 平均抽放浓度达到 6 ％ ～8 ％， 最 高达 到 1 0 ％， 抽放率达到 2 6 ％以上。起到了很好的消突作用， 保证了 掘进安全 ， 效果非常明显。 2 通过迎头卸压， 煤体的瓦斯压力和地应力得到了 释放 ， 综合指标 R值由原来的 1 4 ． 4降至负值 ， 同时煤体 强度也得到了提高。 3 通过瓦斯排放 。 迎头瓦斯浓度不超过 0． 4 ％， 回风 流瓦斯浓度不超过 0 ． 5 ％。 通过采用抽 、 卸、 排等手段 ， 有效释放 了巷道两帮的 瓦斯压力和迎头煤体的 自身压力 ， 减少了巷道两帮煤体 向巷内涌出的瓦斯量 ， 降低 了回风流 中的瓦斯浓度 ， 消 除了煤体的突出危险性。 作者简介 李冠良 1 9 7 6一 ， 男， 河南太康人， 工程师， 1 9 9 9年毕业 于 中国矿业大学采矿工程专业 ， 现 在郑煤集 团告成矿开拓掘进部 从事技 术管 理工作 。 编辑傅兴 维 叶忠群 1 9 维普资讯