深井高突煤层平硐石门辅助揭煤技术研究

闫学太

(平顶山天安煤业股份有限公司十矿,河南省平顶山市,467000)

深井高突煤层平硐石门辅助揭煤技术研究

闫学太

(平顶山天安煤业股份有限公司十矿,河南省平顶山市,467000)

为解决平煤股份十矿己15－24100机巷石门揭煤难题,根据井下煤层赋存地质条件,在己15－24100机巷向采面方向5 m处施工一条66 m揭煤辅助巷,巷道位于己15煤层顶板以上7 m,向下施工穿层预抽钻孔,辅助巷的施工提高了钻孔施工的精度、扩大了钻孔的覆盖范围,结合己15－24100机巷钻孔,在机巷掘进头和平硐石门辅助揭煤巷同时施工抽采钻孔,消除煤层的突出危险性。

平硐石门辅助揭煤 辅助巷 抽采钻孔 突出危险性 防突措施

1 工作面概况

平煤股份十矿己15－24100工作面位于己四采区西翼第四区段,东靠己四系统,西至26勘探线,南邻己15—24080工作面,北部未开采,地面对应位置为黄瓜山西北,工作面标高－570～－685 m,地面标高150～300 m,埋深720～980 m。己15－24100工作面含有己15煤层、己16煤层、己17煤层及己15和己16煤层部分区域合层,其中己15煤层厚度1.5～2.6 m,平均厚2.1 m,煤层倾角10°～27°,结构稳定,与己16煤层夹矸0～6.0 m。己15－24100工作面顶板为厚层状砂质泥岩或砂岩。

实测己15－24100工作面所在煤层己15－17煤层瓦斯压力2.9 MPa,大于《防治煤与瓦斯突出规定》(2009)规定的0.74 MPa,按照规定需要进行揭煤。

2 平硐石门辅助揭煤技术

2.1 原理及优点

平硐石门辅助揭煤原理就是在揭煤巷道的附近另开一条巷道,利用平硐石门向揭煤区域施工抽采钻孔,消除煤层的突出危险性,实现安全揭煤。

平硐石门辅助揭煤具有揭煤效率高(在平硐石门辅助巷内方便施工,可以多个钻孔同时施工,缩短施工时间)、安全性高和消突范围大(可以在巷道底板和巷道掘进头向揭煤区域实施钻孔,钻孔覆盖范围大,消突效果好)的特点。

2.2 己15－24100工作面平硐石门辅助揭煤技术

己15－24100工作面机巷车场向机巷施工期间需要揭开己15－16煤层,揭煤点位于己15－16合层区,煤层厚4.2 m左右,与己17煤层之间夹矸在1.5～2.0 m。己15－24100机巷车场开口位于己四轨道下山内,交叉口向里20 m处,按要求平腰线施工至机巷位置并保证巷道底板岩柱与己15煤层间距不小于7.0 m,然后下坡10°拐正机巷揭煤。采用锚网初喷、锚索、棚子、喷浆联合支护。通过辅助揭煤巷向揭煤区域施工瓦斯预抽钻孔,抽采揭煤区域煤层瓦斯,消除煤与瓦斯突出危险性。揭煤地点在开口向里48 m处,由于巷道在己15煤层顶板以上,揭煤方向就从己15煤层顶板向下揭露己15煤层,然后穿透己15、己16、己17煤层,完成揭煤工作。

为消除煤层的突出危险性,十矿在己15－24100机巷向采面方向5 m处施工一条长度为66 m揭煤辅助巷道。揭煤辅助巷道位于己15煤层顶板以上7 m,向下施工穿层预抽钻孔。钻孔全部在辅助巷施工,钻孔孔底之间最小垂距不能超过3.0 m。辅助巷底板共布置15组瓦斯抽采钻孔,全部为穿层钻孔,每组15个钻孔,共225个;辅助巷里段掘进头布置8排抽放措施孔,每排15个,共120个。措施孔终孔控制机巷轮廓线外各15 m,钻孔开孔间距0.30 m,钻孔要求穿己17煤层见己17煤层底板0.5 m。

3 区域防突措施效果检验

3.1 含量测试

对揭煤区域煤层防突措施进行检验时,在辅助巷布置5个检验测试点,检验测试钻孔分别穿透煤层进入己17底板0.5 m,且有一个检验测试点位于己15－16煤层穿层钻孔控制区域内距边缘不大于2 m的范围。

1＃效检孔开孔在打钻辅助巷对应机巷预计揭煤点向后15 m位置,在辅助巷底板距右帮0.65 m开孔施工;2＃效检孔开孔在打钻辅助巷对应机巷预计揭煤点的位置,在辅助巷左帮与底板结合面处开孔施工;3＃效检孔开孔在打钻辅助巷对应机巷预计揭煤点的位置,在辅助巷底板距右帮0.65 m开孔施工;4＃效检孔开孔在打钻辅助巷对应机巷预计揭煤点的位置,在辅助巷右帮底板以上0.4 m开孔施工;5＃效检孔开孔在打钻辅助巷对应机巷预计揭煤点向前15 m位置,在辅助巷底板距右帮0.65 m开孔施工。钻孔参数如表1所示。

表1 效检钻孔参数表

在己15－24100机巷底抽巷测得己15－16煤层的残余瓦斯含量最大值为9.46 m3/t,大于《防治煤与瓦斯突出规定》规定的临界值指标8 m3/t。

在瓦斯含量超标区域采取松动爆破措施和延长抽放瓦斯措施后,测定己15－16煤层的残余瓦斯含量最大值为4.7715 m3/t,己17煤层的残余瓦斯含量最大值为4.2531 m3/t。

3.2 抽采量

预抽瓦斯钻孔施工完成后进行联网抽采,瓦斯抽采时间从2012年2月—6月,共5个月。己15－24100高位巷及打钻辅助巷瓦斯抽放混合流量为8.42～27.79 m3/min,平均为17.805 m3/min,瓦斯抽采总量为180589.25 m3。

3.3 预抽率

所有钻孔共控制煤体范围长50 m、宽34 m,己15－16、己17煤层最厚处7.1 m,容重1.31 t/m3,瓦斯原始含量20.0374 m3/t。通过施工预抽钻孔,瓦斯抽放预抽率(瓦斯抽采量/煤体瓦斯含量)为47.50%。

3.4 吨煤钻孔量

石门揭煤区域煤炭储量为1.58万t,本区域实际共施工707个抽放钻孔,其中机巷掘进头位置施工抽放钻孔70个,辅助巷施工措施钻孔637个,总孔深22251.5 m,煤孔深8900 m,吨煤钻孔量为0.56 m/t。

4 结论

平硐石门辅助揭煤技术在平煤股份十矿己15－24100工作面得到了应用,在石门施工抽采钻孔,钻孔覆盖范围大、安全性高、施工快。经过区域钻孔施工后,进行效果检验,测定己15－16煤层的残余瓦斯含量最大值为4.7715 m3/t,己17煤层的残余瓦斯含量最大值为4.2531 m3/t,均小于《防治煤与瓦斯突出规定》规定的临界值指标8 m3/t。说明揭煤工作面无突出危险性,直接执行远距离放炮揭煤。

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[3] 王二飞,王平.倾斜三软煤层石门揭煤联合加固技术实践[J].中州煤炭,2012(10)

[4] 王烈,杨志军,刘建明.石门揭煤诱导煤与瓦斯突出的静动应力分析[J].中州煤炭,2012(12)

[5] 唐春安,刘红元.石门揭煤突出过程的数值模拟研究报告[J].岩石力学与工程学报,2002(10)

(责任编辑 张艳华)

Study on auxiliary coal exposed through horizontal crosscut technique of the high outburst coal seam in deep coal mine

Yan Xuetai
(The 10thCoal Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Industry Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467000,China)

To solve the difficult problem of coal exposed through crosscut in the F15-24100 intake roadway of the 10thCoal Mine of Pingdingshan coal industry Co.,Ltd.,according to the geological conditions of coal seams occurrence,the auxiliary coal exposed roadway which was 66 m long and located in 7 m above the roof of F15coal seam and the down pre drainage boreholes through coal and rock seams were drilled in was constructed at 5 m away from the F15-24100 intake roadway directing the working face.The construction of auxiliary coal exposed roadway improved the accuracy of the boreholes drilling and expanded the coverage of boreholes drilling.The outburst danger was eliminated by drainage boreholes which located in roadway and driving face of the F15-24100 intake roadway and auxiliary coal exposed roadway through horizontal crosscut.

auxiliary coal exposed through horizontal crosscut technique,the auxiliary coal exposed roadway,drainage boreholes,outburst danger,outburst prevention measures

TD713.3

A

闫学太(1961－),男,河南许昌人,高级工程师,现任平顶山天安煤业股份有限公司十矿党委书记,长期从事煤矿企业管理工作。