煤层底板巷道掘进防突技术研究与应用

煤层底板巷道掘进防突技术研究与应用

平湖矿位于江西省丰城市曲江市上湖市。它是丰城采矿局四大主要生产基地之一。现开采深度达到-600m水平,矿井开采煤层为上二叠统乐平组下老山段B4煤层,属无保护层开采。随着矿井开采深度的不断增加,地质构造复杂,受断层的影响,煤层受到牵引,煤体结构遭到破碎,煤的透气性较差,煤质松软,其煤层瓦斯含量高(达到19.78m3/t左右),矿压显现较明显。在执行区域防突措施时,造成施工顺层钻孔难以达到设计要求,严重制约了掘进的速度,致使采掘比率失衡,给矿井安全生产构成极大威胁。按照《防治煤与瓦斯突出规定》的要求,区域防突措施应优先采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯,其次采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯。1底板巷底板钻孔预抽技术1)具有“三软”不稳定中厚煤层按《防治煤与瓦斯突出规定》的要求,在开采前必须采取区域性消除煤层的突出危险性,如煤层不具备保护层开采条件的,只能采取预抽煤层瓦斯的方法,消除煤体的突出危险性。2)现矿井的B4中厚煤层,要进行预抽煤层瓦斯的方式只有穿层钻孔和顺层钻孔两种。由于目前顺层钻孔打钻速度过慢,钻孔利用率低,煤层增透技术没有得到根本突破,从而极大地限制了钻孔预抽煤层瓦斯技术的广泛应用。现直接在突出煤层中掘进,采取“四位一体”综合防突措施的方法,面对突出危险性煤层,掘进速度慢,月进度在40～60m左右,而且煤层突出危险性比较大,安全性差。而底板巷的穿层钻孔,布孔均匀、具有连续性的特点,成孔率高、抽放时间长效果好。因此,运用煤层底板岩石巷道施工穿层钻孔大面积预抽,掩护顺槽掘进是必要的,也是安全的。现以680工作面的首条底板巷为例,进行分析。2胡同详情1普氏系数材料680掘进工作面位于四水平西三上采区,B4煤层结构简单,硬度1～1.5(普氏系数)。煤层总体呈一单斜构造,走向40°～60°,倾向SE,倾角9°～12°,平均11°,煤层平均厚度在2.8m,本面顺槽向前掘进50m左右,将遇落差H=2.5m的正断层。2底板巷断面确定在680顺槽的正下方8～10m处,布置一条底板巷,断面为:宽3.2m×高3.0m。运用底板巷的穿层钻孔预抽680顺槽的煤层瓦斯,为顺槽的掘进提供安全保障,巷道布置见图1。3层下孔3.1顺槽巷道钻场间距(1)从底板巷的开门处依次向内施工穿层抽放钻孔,以便对680顺槽煤层条带提前进行抽放,钻孔控制680顺槽巷道的两帮外15m的范围,钻场间距为4m(见图2)。(2)此次设计钻孔的数量必须覆盖整个顺槽的条带,孔径为Φ75mm,钻孔施工好后,必须立即接管连抽,封孔长度不少于5m,确保孔口抽放负压不少于6kPa。3.2防突措施效果底板巷的穿层钻孔按设计施工好后,封孔连抽达到3个月后,经检测如图3所示。从参数曲线来看,所有检验参数均达到《防治煤与瓦斯突出规定》的要求,其中煤层瓦斯含量降到4m3/t左右;所测钻屑指标K1值为0.4左右;S值为3kg/m;炮后CH4在0.9%左右。在采用底板巷抽放达到3个月后,顺槽方可进行防突措施的效果检验,并经区域验证有效后进行作业。为了加强防突,680顺槽在进尺前,只需采取密集浅孔的局部防突措施,执行两掘一排进行作业。4施工钻孔提高了施工质量1)顺槽在掘进过程中,经过底板巷穿层钻孔抽放后,煤体变硬(普氏系数达到2.5以上),在施工密集浅孔时,没有再出现瓦斯喷孔,卡钻、抱钻、垮煤墙等现象,炮后瓦斯浓度在1%以下。2)巷道成型更规整,消灭了瓦斯超限现象,安全可靠性更高。3)在地质构造带处,施工钻孔预抽煤层瓦斯,减少了钻孔施工量,缩短了时间,提高了工效。4)月进尺由原来平均在50m左右,到现在每天循环进尺量为4.2m,月进尺量达到120m左右,大大提高了掘进速度,为采区开发赢得了时间,缓解了采掘接替紧张的局面。5钻孔控制要点1)底板巷穿层钻孔施工好后,必须加强封孔质量,防止漏气。2)当680顺槽巷道进到穿层预抽钻孔位置时,必须停止穿层钻孔的抽放,以防止抽空气,造成煤炭自燃。3)在断层附近必须加密穿层钻孔的施工,断层附