软顶软底掘进工艺实践.doc

软顶软底掘进工艺实践研究【摘要】与煤层自身条件相近但煤层顶底板相对较好的矿井相比,软底软顶煤层的突出危险性在一定程度上有较大增强,这给矿井防治煤与瓦斯突出工作带来了更大的困难。本文对软顶软底煤层掘进防突技术进行了探讨,指出应将消突措施、巷道断面、支护工艺等各方面因素进行综合考虑,以达到较好的消突效果,从而保障软底软顶突出煤层巷道安全快速掘进。【关键词】软顶软底；突出煤层；巷道掘进；巷道断面；支护工艺；执行措施1.软顶软底掘进概述在部分突出矿井中,除煤层具有突出危险性以外,煤层顶底板属软岩,掘进巷道周围煤体承受的矿山压力较大,为煤与瓦斯突出增加了更大的动力。据工程经验,在顶底板较软的突出煤层中进行掘进时,应根据具体的情况,采用科学有效的消突措施、合理的巷道断面、科学的支护工艺相结合的针对性较强的综合性防突措施,方能达到较好的防突效果。2.对矿道掘进进行有效的消突措施目前国内较成熟的掘进防突技术有钻孔排放措施、抽放措施、松动爆破措施、水力冲孔或煤层注水等水力措施。对于软底软顶煤层,水力防突措施施工管理难度大,对巷道的支护效果有一定的影响,非特定条件在软底软顶煤层中一般不宜使用。2.1透气性较好煤层的消突措施煤层较坚硬且比较稳定,煤层的突出危险性相对较小,如果煤层的透气性相对较好,则主要采取的消突措施有以下几种。(1)浅孔超前排放措施。采用42mm麻花钻杆配合煤电钻或风煤钻施工排放孔,孔深812m,钻孔数量和参数需具体设计,措施经检验有效后,保持5m超前距进行掘进,完成掘进后执行下一轮措施。(2)深孔超前排放措施。采用150型钻机配合86mm钻孔施工排放孔,孔深3050m,如钻机成孔效果好,深度可适当加长,钻孔数量和参数根据具体情况进行设计。执行超前排放措施孔后,按照防突细则要求进行效果检验,检验孔深度为812m保持2m超前距进行掘进,相对于86mm深孔而言,最后一个循环保持5m超前距掘进。(3)深孔松爆措施。采用42mm的炮眼,眼深812m,根据松动爆破孔有效影响范围设计巷道断面内炮眼布置及炮眼个数,执行措施后经检验有效保持5m超前距掘进。2.2透气性较差煤层的消突措施如果煤层的透气性较差,上述措施不易达到消突目的,则可采取巷旁钻场本层超前抽放措施或工作面超前抽放措施,抽放钻孔的布置、数量、深度等应根据实测钻孔的抽放半径和安全煤柱的要求,结合矿井的实际情况进行设计。当检验孔深度小于抽放孔3m以上时,经检验有效后保持2m超前距掘进当检验孔深度等于抽放孔深度时,保持5m超前距掘进;在这种情况下,为保证正常掘进,每个主掘工作面应考虑一个备用掘进工作面,交替执行措施、交替掘进。2.3严重突出煤层的消突措施在严重突出煤层中掘进,在本煤层执行防突措施成本高、效果差,在执行消突措施的过程中也有发生突出的可能性,可考虑在瓦斯抽采设计中设置高位抽放巷,并在采掘部署中首先施工高位抽放巷。随着高位巷的掘进,在高位巷内设置抽放钻场,抽放钻孔的控制范围为开采突出煤层巷道两侧安全煤柱以内,从而对开采煤层邻近巷道安全煤柱内瓦斯进行抽放。当高位抽放巷形成后,在原设计突出煤层巷道安全煤柱以内已抽放瓦斯多月,最早钻场抽放时间一般已达6个月以上,这时可检验瓦斯抽放效果,在解除了突出危险后,可开始突出煤层煤巷掘进。由于已解除了突出危险,煤巷掘进无需采取特别的防突措施(但必须采取区域性预测预报),从而可较大地提高突出煤层煤巷掘进速度;如条件许可,可采用综合机械化掘进。高位瓦斯抽放时间的长短,应根据各矿具体煤层进行考查。3.如何选择合理的巷道断面进行科学的支护3.1选择合理的巷道断面在煤与瓦斯突出矿井,风排瓦斯是治理瓦斯的一种重要手段。为将工作面瓦斯浓度控制在规程规定的范围内,回采工作面的配风量较大,特别是采煤机械化程度较高的工作面,工作面风量的配备就更大,这就使得回采工作面进回风巷的断面较大。巷道断面越大,特别是巷宽越大,巷道支护效果就越差,煤体承受顶底板的压力就越大;巷高越大,煤壁的稳定性就越差,巷道煤体对顶底板的支撑能力就越差,这些情况下的突出煤层掘进,容易引发突出,特别是压出。因此,突出煤层中巷道断面的选择对防止煤与瓦斯突出很重要。当所需通风断面大,防突工作难度大,巷道支护困难时,在采区设计时可采用双巷布置,从而减小单条巷道的通风断面;与此同时,推广沿空留巷或沿空护巷技术,从而在进行下区段工作面巷道布置时,可以利用其中1组巷道,以加快工作面准备速度。3.2选择科学合理的支护工艺针对不同的巷道断面,应根据不同的围岩情况与不同的支护形式相结合,同时采取有针对性的消突措施,从而达到较好的消突效果。(1)当巷道上毛宽小于2.5m,下毛宽小于3.5m,巷道断面小于7m2时,在支护形式方面,应优先采用锚网支护、锚网+w钢带支护,如巷道服务年限较长,应采用锚网喷支护,锚网支护参数应根据具体情况进行支护设计。也可采用12#矿用工字钢金属三节棚支护,支架间距可根据巷道具体情况确定,一般在0.30.8m,帮顶采用竹芭或木材背实。(2)当巷道上毛宽大于2.5m时,应采取锚网支护、锚网+w钢带支护,有必要时还应增加锚索支护,如巷道服务年限较长,应采用锚网(锚索)喷支护,支护参数应根据巷道具体情况进行支护设计。(3)当巷道断面较大,巷道顶板压力极大,锚网+锚索支护均不能满足支护要求时,可采用锚网+锚索+u型棚(或梯形棚)进行联合支护。实践证明,有效的支护形式能较好地控制矿山压力,在一定程度上控制诱发煤与瓦斯突出的动力,从而减少突出煤层煤巷掘进过程中发生煤与瓦斯突出的频率。4.执行措施的主要效果4.1巷道的支护情况在掘进期间，我们根据下分层巷道压力情况，科学施策，采用梯形工字钢支护，为了防止顶板背板折断造成冒顶，我们采取增加背板的强度的措施，由原来的单背板改为双倍板，有效的提高了背板的支护强度。顶部同时采用直径4mm的钢筋网，并且网的搭接长度为100mm，并且用12#扎丝每200mm设一道扎丝。棚子的间距不超过600mm，棚子的支护强度基本满足了矿压的需求，同时提高了架棚的速度。通过这几个月施工的情况来看，巷道支护情况良好，并且棚子没有出现变形现象，支护基本满足支护强度的需求。4.2施工进度与效果通过该项目的实施，我们的施工速度有了较大的提高，施工进度由原来的120米左右，提高到260米以上，尤其是我们在生产组织上，创出了日进尺20米、小班单进8米的好成绩。同时在切割效果上看，我们取得了较好的经济切割效益。截尺的消耗量也降低到了最低限度，达到了我们立项研究的目的。4.3防自燃发火工作取得了较好的效果在掘进巷道施工时，最繁琐的是喷浆工作，浪费大量的人力运料，并且一旦巷道自燃发火以后再喷浆，给喷浆的难度会增加很大，对喷浆的质量要求的也高，有时候复喷好几次还不能灭火。通过控制顶板措施的实施，没有出现空顶现象，没有出现一次由于出现空顶现象而造成自燃，也没有因此而造成喷浆封闭工作而影响生产。4.4圆铁穿楔控制顶板取得了较好的效益圆铁穿楔代替管缝锚杆，是控制顶板、提高经济效益的一项举措，并且通过现场实施，圆铁穿楔的回收率较高，超过95%以上，并且弯曲率不超过5%，确实有效的控制工作面上方