“以孔代巷”工程技术研究分析

刘书钢

摘要：通过对“以孔代巷”技术研究分析，选择的钻孔抽采布置高度，并在布置钻孔时充分利用定向钻机的优势，尽可能避开地质构造带，防止钻孔塌孔，尽可能增加钻孔的抽采时间，考察大孔径钻孔抽采效果，降低瓦斯抽采成本，以保证抽采效果。以此减少掘进巷道工程量，确保采掘衔接。

关键词：瓦斯抽采;以孔代巷;采掘衔接

一、工作面概况：

21509工作面位于+1012m水平下煤组二采区内，开采煤层15煤层，利用现有的二采区轨道大巷、二采区回风大巷，采用走向长壁布置，二采区轨道大巷作为煤柱回收工作面的材料巷，同时在距离11501工作面（采空区）材料巷25米处掘进一条21509运输巷作为煤柱回收工作面的运输巷。21509工作面设计工作面走向长1006m，倾斜长53m（储量60.46万吨），工作面由南向北推进，为后退式综合机械化采煤。

二、工作面煤层情况及顶底板概况

21509工作面所掘15号煤层位于太原组下段下部，上距14号煤层17m，下距太原组底界K1砂岩4.5m。21509工作面区域煤层走向南北向，5.2m。该煤层区内稳定，结构复杂，含3-4层灰—黑灰色泥岩夹矸层。

2、煤层顶、底板情况

顶板上部为灰白色细砂岩，夹薄层黑色炭质条纹，分选中等，长石、石英、白云母为主，含大量植物化石;下部为黑色，夹黑色泥质条纹的灰白色砂岩，含大量植物化石;底部有薄层高炭质泥岩和薄层黄铁矿。抗压强度29.6Mpa，抗拉强度1.99Mpa。底板为黑色泥岩，顶部含大量粉砂;中部裂隙发育，含大量植物根茎叶化石和云母，断面呈丝绢光泽。抗压强度18.1Mpa，抗拉强度0.28Mpa。

三、工作面瓦斯情况

21509综放工作面原始瓦斯含量为3.8896-5.5509m?/t。根据测定的瓦斯含量对21509综放工作面瓦斯涌出量进行计算，瓦斯来源包括开采层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出两部分。

四、“以孔代巷”工程的目的和意义

“以孔代巷”技术在经济上、施工周期上具有优越性。施工回采面裂隙带定向大孔径钻孔与目前施工高抽巷进行比较。“以孔代巷”工程可以解决目前矿井抽采衔接紧张。在20509工作面采用“以孔代巷”技术将缩短抽采工程施工周期，保证矿井瓦斯治理工程顺利完成，实现回采工作面的正常接替。

五、工作面Ⅰ段瓦斯抽采钻孔设计：

工作面I段大孔径顶板走向长钻孔（以孔代巷）钻孔开孔位置：在二采区轨道巷距离切眼390m位置施工一个钻场（长*宽*高：16m*5m*3.5m），向14#煤层施工大孔径顶板走向长钻孔。钻孔孔径φ203mm，施工钻孔个数3个，开孔高度2m，钻孔开孔间距1m，1#钻孔距离二采区轨道大巷2m位置开孔。钻孔钻进14#煤层上，1#钻孔距15#煤顶板距离为18m，距离二采区轨道大巷6m;钻孔深度为407m;2#钻孔距15#煤顶板距离为25m，距离二采区轨道大巷12m;钻孔深度为407m;3#钻孔距15#煤顶板距离为30m，距离二采区轨道大巷18m;钻孔深度为407m;终孔间距为6m，钻孔超出切眼10m;钻机采用型号ZYD17000L进行施工。详见下表：

21509综放工作面顶板走向长钻孔先施工I段顶板走向长钻孔共计施工3个，预计施工抽采进尺为1221米;后续两个钻场根据I段顶板走向长钻孔抽采数据分析，调整钻孔参数。

六、钻孔封孔方式

抽采钻孔封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤（岩）层位、岩性、构造等因素综合确定。封孔应满足密封性好、操作方便和材料经济的要求。封孔质量影响瓦斯抽采的浓度、孔口负压、甚至整个抽采系统的效果。采用水泥注浆泵封孔方法，严禁采用黄泥封孔。结合我矿实际情况。顶板走向长距离裂隙带钻孔封孔采用水泥注浆进行封孔。即：在钻孔开孔后进行扩孔，待扩孔完毕后，采用水泥注浆的方法将封孔管稳固。封孔管采用5寸钢管，钻孔封孔管总长度为9m，注浆深度为8米。

七、钻孔施工工艺

钻孔开孔使用φ120mm钻头施工钻孔;施工到位后更换φ165mm钻头扩孔至设计长度;再使用φ203mm钻头扩孔至钻孔全长。

八、抽采管路附属设施

1、在21509顶板走向长钻孔抽采管路向里50米内必须安装人工监测、在线监测及隔爆抑爆装置;

2、在抽采支管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离应设置放水器;

3、在21509顶板走向长钻孔抽采支管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。

4、工作面抽采管路应保持一定的坡度，一般不小于1%。

5、在倾斜巷道中，坡度大于28°时管路应设防滑装置，其间距可根据巷道坡度确定，对28°以下的斜巷，间距一般取15m-20m。

6、抽采管路应有良好的气密性及采取防腐蚀、防砸坏、防带电及防冻等措施。

7、抽采管路每隔100米安装接地极。

8、管路应用荧光标识清楚管路气流方向，并与其他管路有明显区别。

九、瓦斯抽采效果分析

21509综放工作面顶板走向长钻孔抽采情况下，顶板走向长钻孔单个钻孔抽采量一般为0.5 m?/min～1.0 m?/min，3个钻孔的抽采量为2 m?/min。

21509综放工作面瓦斯绝对涌出量为11.16m3/min。当21509综放工作面预抽后，且采用顶板走向长钻孔，工作面风排瓦斯量为3.46m3/min，21509综放工作面抽采量为7.7m3/min，则工作面瓦斯抽采率为69%，满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》的指标要求，并且保证了工作面安全回采。

作者简介：劉书钢（1980），男，河北邯郸人，毕业于河北工程大学采矿工程专业，本科学历，现任冀中能源井矿集团正珠煤业公司通风副总工程师。