高瓦斯上下煤層安全高效開(kāi)采綜合技術(shù)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(kāi)采綜合技術(shù)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(hù)層開(kāi)采。本文通過(guò)高抽巷快速綜掘、鉆孔卸壓、坑透地質(zhì)勘探等綜合技術(shù)實(shí)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(kāi)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(kāi)采13-1煤的保護(hù)層，某礦1341（1）工作面主采煤層11-2煤，工作面標(biāo)高-801.5～-857.1m，地面標(biāo)高+22.3～+23.7m，工作面面長(zhǎng)206.5m，11-2煤平均厚度1.8m；巷道掘進(jìn)期間實(shí)測(cè)瓦斯含量為5.24～5.79m3/t，結(jié)合瓦斯線性回歸方程，預(yù)計(jì)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(zhì)泥巖層位，在回采前布置頂板高抽巷、于高抽巷內(nèi)向13-1煤設(shè)置穿層鉆孔、工作面采前坑透地質(zhì)勘探等綜合技術(shù)研究實(shí)現(xiàn)高瓦斯上下煤層安全高效開(kāi)采。

2　高抽巷快速綜掘技術(shù)

根據(jù)地質(zhì)情況合理選擇綜掘機(jī)的型號(hào)：采用三一重工EBZ260綜掘機(jī)掘進(jìn)。合理選擇支護(hù)斷面及支護(hù)方式，優(yōu)化出矸、打運(yùn)系統(tǒng)，加強(qiáng)班隊(duì)技術(shù)培訓(xùn)和勞動(dòng)組織管理是實(shí)現(xiàn)高抽巷快速綜掘的關(guān)鍵技術(shù)。首先，充分考慮巷道頂板和幫部巖性，結(jié)合巷道服務(wù)年限，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)。結(jié)合綜掘機(jī)特點(diǎn)，優(yōu)化臨時(shí)支護(hù)。頂板以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，幫部以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。支護(hù)設(shè)計(jì)大膽采用錨網(wǎng)。比較U型棚支護(hù)的同類(lèi)巷道，支護(hù)成本低，用料省，施工效率高，職工勞動(dòng)強(qiáng)度小，同時(shí)巷道采取矩形斷面，相對(duì)于直墻半圓拱斷面，更利于綜掘機(jī)截割。臨時(shí)支護(hù)方面采用2根水壓?jiǎn)误w（巷寬大于5m時(shí)，要用3根）的臨時(shí)支護(hù)方式，該種支護(hù)安全、穩(wěn)當(dāng)，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(jié)合相鄰巷道已經(jīng)揭露的巖性分析，設(shè)計(jì)時(shí)將巷道布置在“軟巖”中，但由于局部地段受斷層、地質(zhì)構(gòu)造影響，經(jīng)常會(huì)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(jī)截割困難帶來(lái)的影響，我隊(duì)技術(shù)人員及時(shí)根據(jù)迎頭揭露的地質(zhì)情況收集地質(zhì)資料，并加以認(rèn)真分析、總結(jié)，對(duì)于地質(zhì)較復(fù)雜地段，每班安排職工用錨桿機(jī)施工一個(gè)探眼，探明層位，根據(jù)層位調(diào)整巷道坡度，確保巷道跟層施工。再之，完善施工方法。綜掘機(jī)施工采用多循環(huán)作業(yè)制。施工時(shí)截割頭先橫向切割底部，順時(shí)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(jī)后退，施工頂部錨梁網(wǎng)索，同時(shí)，兩幫滯后的錨網(wǎng)支護(hù)也開(kāi)始施工。頂部錨網(wǎng)支護(hù)緊跟迎頭，割窯后，兩幫錨網(wǎng)滯后迎頭不超過(guò)6排，集中支護(hù)。每循環(huán)切割進(jìn)度為1.6m；頂板巖性破碎時(shí)，每循環(huán)切割進(jìn)度為0.8m。頂部使用錨索機(jī)打、注錨桿；幫部采用風(fēng)鉆打眼，風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)嚢杵麇^固錨桿，人工安裝托盤(pán)，并用加長(zhǎng)扳手將螺帽擰緊，支護(hù)完成后進(jìn)入下一個(gè)作業(yè)循環(huán)。同時(shí)，為加快施工進(jìn)度，兩幫最底端各一根錨桿滯后在綜機(jī)后面施工，這樣迎頭在截割的同時(shí)，后方可以補(bǔ)打下部錨桿，這樣，平行作業(yè)節(jié)省了支護(hù)的時(shí)間。最后，迎頭積極推進(jìn)“三八”制多工序交叉平行作業(yè)方法，迎頭在進(jìn)尺的同時(shí)，三班利用掘進(jìn)間隙鋪設(shè)軌道、敷設(shè)電纜、延接風(fēng)水管路等，盡可能盡快的實(shí)現(xiàn)一次成巷，以實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間利用的最大化，為巖巷綜掘快速掘進(jìn)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(shù)

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(shè)計(jì)時(shí)有以下要求：①本次設(shè)計(jì)在1341（1）高抽巷內(nèi)向13-1煤施工穿層鉆孔，隨1341（1）工作面回采預(yù)抽13-1煤層瓦斯；②本次總共設(shè)計(jì)15組鉆孔，從“T9”點(diǎn)東70.6m處施工第一組，然后向東每隔40m一組，每組4個(gè)；③鉆孔在1341 （1）高抽巷頂板開(kāi)孔，傾角和偏角按設(shè)計(jì)角度施工，設(shè)計(jì)依據(jù)地測(cè)科提供的剖面圖計(jì)算，實(shí)際孔深以穿透13-1煤層并進(jìn)入頂板0.5m為準(zhǔn)；④鉆孔施工巖層段采用水排渣，見(jiàn)煤后改用壓風(fēng)排渣，穿過(guò)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(cè)瓦斯變化，防止瓦斯異常涌出，必要時(shí)可停止鉆進(jìn)。

4　坑透地質(zhì)勘探技術(shù)

井下坑透法一般在兩巷道間進(jìn)行，如在回風(fēng)巷布置發(fā)射點(diǎn)，向煤層中發(fā)射某一頻率的電磁波，在運(yùn)輸巷安置接收機(jī)觀測(cè)電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)H信號(hào)，電磁波在煤層傳播中遇到介質(zhì)電性變化時(shí)，電磁波被吸收或屏蔽，接收信號(hào)顯著減弱或收不到有效信號(hào)，如沿巷道多點(diǎn)觀測(cè)，則形成所謂的透視異常。發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)可布置在回風(fēng)巷、運(yùn)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(cè)點(diǎn)，獲得1341（1）工作面共有4個(gè)地質(zhì)異常區(qū)，異常區(qū)內(nèi)斷層密布，工作面回采時(shí)采取相應(yīng)的安全措施，實(shí)現(xiàn)了安全高效回采。

結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)合理選擇支護(hù)斷面及支護(hù)方式，優(yōu)化出矸、打運(yùn)系統(tǒng)，加強(qiáng)班隊(duì)技術(shù)培訓(xùn)和勞動(dòng)組織管理是實(shí)現(xiàn)高抽巷快速綜掘的關(guān)鍵技術(shù)；（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(yù)抽13-1煤層瓦斯；（3）在1341（1）工作面坑透地質(zhì)結(jié)果表明：工作面共有4個(gè)地質(zhì)異常區(qū)，異常區(qū)內(nèi)斷層密布，工作面回采時(shí)采取相應(yīng)的安全措施，實(shí)現(xiàn)了安全高效回采。

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

[2]周華東，許家林，胡國(guó)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(xué)技術(shù)，2012 （05）：55-59.

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