掘进巷道超前短钻孔抽放预防瓦斯突出实践研究

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  【摘要】突出危险煤层,采取大面积长钻孔预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施是可行和有效的,预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。但为了更有效提高掘进工作面的瓦斯预抽效果,真正实现消除掘进巷道突出危险和有效的治理掘进巷道瓦斯的目的,通过煤柱向待掘进巷道打短抽放钻孔,弥补长抽放钻孔抽放不足,与长抽放钻孔形成立体的抽放形式,加大待掘进巷道瓦斯抽放力度是更有效的实践方法。预抽效果的好坏对于安全生产更起着至关重要的作用。
  【关键词】企业科技;煤炭开采;技术改进
  生产实践表明,煤层瓦斯预抽技术是防治煤与瓦斯突出的有效区域性措施和瓦斯治理措施,随着“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的十六字方针的提出,煤层瓦斯预抽技术在高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井灾害防治中的地位与作用越来越重要。
  一、实施前的状况及存在问题
  1、工作面实施前状况
  4217/4222副巷走向长1738m,4222副巷走向长1716m。4217巷盖山厚度310~426m,工作面标高588~683m。4222副巷盖山厚度319~526m,工作面标高589~624m。工作面主要受一背斜和一向斜控制,煤层总厚度6.14m,煤层倾角2°~6°。预计该工作面瓦斯绝对涌出量为3.2m3/min。施工巷道高3.1m,宽4.52m,施工方式为返掘。
  2、存在问题
  2.1 区域评价和防突形势
  (1)根据集团公司下发的关于《晋城煤业集团瓦斯治理技术管理若干规定》的精神,依据河南理工提供的《晉煤集团成庄矿瓦斯地质图》上内容,4217/4222副巷掘进区域原始瓦斯含量达到12m3/t左右。同时考虑该巷道向南掘进时,因盖山厚度加大,瓦斯压力和瓦斯含量将逐渐增大。同时根据工作面防突指标超标频繁,此巷道在掘进过程中按突出危险区与管理。
  (2)4217/4222副巷在2010年7月份掘进55﹟横川时,曾出现瓦斯动力现象(压出),造成T1、T2、T5断电。通过现场勘察,工作面揭露局部断层,造成工作面钻屑指标异常超标(最高64.2kg/m)和瓦斯涌处异常。
  2.2 4217/4222副巷掘进防突工作面存在的问题
  综掘五队在施工55#横川时遇局部构造,预测钻屑指标异常达到64.2kg/m,解析指标为0.89ml/g.min1/2;经研究决定在工作面采用施工排放孔措施,施工完毕排放一个班后再进行效果检验,直至突出指标降到临界值以下,方可允许掘进。但工作面在连续施工4轮排放孔(73个)后,工作面已经很难找到继续补充施工排放孔的布孔位置。为解决该难题,经研究决定通过邻近巷道向掘进的工作面施工短抽放孔来降低预测指标。
  55#横川局部构区指标及措施情况统计表 表1
  日期 位置排 钻屑指标 解析指标 采取措施
  7.19 55#横川42排 7.8 0.58 全断面施工28个排放孔
  7.20 55#横川42排 3.0 0.59 补充15个排放孔
  7.21 55#横川42排 36.2 0.6 补充15个排放孔
  7.22 55#横川42排 23.4 0.62 补充15个排放孔
  二、改进目的
  通过4217巷右帮向4222巷打短抽放孔,加大瓦斯抽放力度,减小掘进至该区域的时的瓦斯含量,进一步降低突出的危险性,减小预测指标,确保在安全的前提下加快掘进速度。
  三、施工方法
  2010年8月27日4222巷道返掘贯通,形成全风压系统,于8月29日开始施工4217巷,在4217巷道掘进20米后开始向4222副巷打短抽放孔,短抽放孔直径76mm,孔深40~50米。施工采用ZQSJ-90型防突钻机、Φ69×1000mm高效组合钻杆、Φ76mm高校组合钻头。施工位置为4217巷西帮距底板1米,垂直于煤壁,每两排锚杆施工一个短抽放孔,4222副巷迎头距底板900mm,垂直于煤壁,施工一排(5个)短抽放孔。短抽放孔施工完毕后,及时通知千米钻机队进行封孔抽放。在施工过程中,如发现短抽放孔与横川或4222副巷长钻孔打透时,停止施工,并通知千米钻机队进行封堵短抽放孔。(如图1所示)
  四、效益及效果
  1、效果考察
  通过从4217巷向4222副巷实施短孔抽放后,对返掘4222副巷过程中的预测数据进行了统计分析,并与未实施短钻孔前进行对比分析,通过对比发现,个指标均有降低,有效地降低了工作面的突出危险性,掘进进尺有明显增长。
  2、经济效益和社会效益
  防突工作面在掘进至局部构造区域时,通过邻近巷道提前施工浅孔抽放对降低掘进预测指标在技术上可行,效果显著。利用该措施消除(减弱)工作面突出危险性,是一种安全有效的方法。通过该措施在4222副巷工作面的实施,消突效果比较理想,特别是在遇到局部构造区域工作面。
  2.1经济效益
  通过4222副巷掘进情况来看,该队掘进进尺由23天掘进100m(日进尺4.3m)提高到14天掘进103m(日进尺7.4m),掘进效率提高70%。
  2.2社会效益
  通过邻近巷道提前施工浅孔抽放对降低掘进预测指标,预防突出危险在成庄矿尚属首次,它解决了突出危险工作面局部构造区域利用排放孔消突不明显的的难题,保证了煤矿的采掘衔接,同时也为集团公司硬煤层突出危险工作面提供了一种行之有效的手段。
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