大巷掘進防突技術(shù)在孟津煤礦的應(yīng)用

大巷掘進防突技術(shù)在孟津煤礦的應(yīng)用

孟津煤礦位于河南省孟津縣衡水市。這是一個高山。設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬噸/a。主采2號山西組1號煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬于相對穩(wěn)定的煤層，厚度為0.9.1m，平均為2.24m。煤層厚度在短距離內(nèi)發(fā)生了顯著變化。煤層直接頂板主要為細—中粒砂巖,厚度5.90～21.68m,比較穩(wěn)定,巖性堅硬。煤層底板主要為泥巖和砂質(zhì)泥巖,少數(shù)為粉砂巖或細砂巖,厚度1.6～11.95m,一般2.5～6.0m。1巷道瓦斯含量孟津煤礦部分開拓巷道已經(jīng)完成,構(gòu)成了較完善的體系,例如:井底車場、膠帶大巷、回風(fēng)大巷、軌道大巷?，F(xiàn)主要是對準備巷道加快進程,西三車場是西區(qū)12031工作面軌道巷車場,西區(qū)二1煤層測得最大瓦斯含量為14.96m3/t;瓦斯壓力最大為3.1MPa,另此處礦山壓力也比較大,在西三車場開口附近的西軌大巷曾出現(xiàn)過底鼓現(xiàn)象,巷道底鼓高度約0.5m。2粉砂巖地質(zhì)探測西三車場為巖石巷道,主要為砂質(zhì)泥巖,少數(shù)為泥巖、粉砂巖或細砂巖,根據(jù)地質(zhì)探測:煤層走向50～60°,傾向140～150°,傾角3～4°,煤層平均厚度約4.0m,巷道底板距離煤層厚度約為1.8m。3水力多孔沖孔形成瓦斯大孔道的力煤和瓦斯突出是由瓦斯地應(yīng)力和煤的物理力學(xué)性質(zhì)等多因素共同作用的結(jié)果。煤層中發(fā)生煤與瓦斯突出的動力,是煤層和圍巖中的彈性潛能和瓦斯的膨脹能。因此如果能夠釋放引起煤和瓦斯突出的能量,就能達到預(yù)防瓦斯突出的目的。水力沖孔措施就是依靠高壓水的沖擊能力,造成掘進工作面前方煤體的破碎,逐漸形成一個大尺寸的水力掏槽孔;與此同時,孔道周圍煤體向孔道方向發(fā)生大幅度的移動,造成煤體的膨脹變形和頂、底板間的相向位移,引起在孔道影響范圍內(nèi)地應(yīng)力降低,煤層得到充分卸壓,裂隙增加,使煤層透氣性大幅度增高,促進瓦斯解吸和排放,大幅度地釋放了煤層和圍巖中的彈性潛能和瓦斯的膨脹能,煤的塑性增高和濕度增加,達到既消除了突出的動力,又改變了突出煤層的性質(zhì),從而起到在采掘作業(yè)時防止煤與瓦斯突出的作用。水力沖孔過程中,水的作用一方面是形成高壓水,導(dǎo)致煤壁破碎,形成一個較大的水力掏槽孔,使孔道周圍煤體得到充分卸壓和瓦斯大幅度排放;另一方面是濕潤煤體,減小了煤體的脆性,增加了可塑性,降低了煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中,增加了防止煤和瓦斯突出的能力,起到了綜合防突的作用。4終孔間距和直徑按照設(shè)計抽(釋)放鉆孔的方法進行水力沖孔鉆孔設(shè)計,采用ZY-750型全液壓鉆機進行排放鉆孔施工,在西三車場工作面布置20個鉆孔,鉆孔控制到巷道周界外m的煤層內(nèi),向前控制m,最長的鉆孔50.0m,最短的鉆孔13.0m,終孔間距不小于4m不大于15m,鉆孔直徑為94mm。鉆孔施工工藝為先采用D75mm鉆頭施工到見煤時止,再換上D94mm的擴孔鉆孔擴到煤巖交接處,最后再換上D50mm的沖孔鉆頭(采用普通金剛石PDC三翼內(nèi)凹鉆頭,將原有出水孔每個都封堵一半,留3～5mm大的出水孔),連接引至Brw125/31.5型乳化液泵(最大流量125L/min,最大壓力31.5MPa,功率75kW)的高壓水管,進行水力沖刷,水壓為10MPa左右,水力沖刷時鉆頭要反復(fù)進退直到?jīng)_不出煤為止。5西三車場污水開采工作的實施采用水力沖孔技術(shù)時,只施工20個鉆孔,分別對所有鉆孔進行水力沖孔,沖出煤量,見表1。6利用水力沖孔不減少瓦斯含量在水力沖孔施工的過程中,大量的煤與瓦斯被沖出,大量瓦斯由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài),脫離煤層,有效地降低了煤與瓦斯突出的危險性,起到消突效果;孟津煤礦所處煤田,煤的硬度較低,呈粉狀,煤層透氣性差,吸附性較強,經(jīng)試驗證明利用水力沖孔要比抽放的方法效果顯著:西軌大巷曾利用瓦斯抽放手段作為消突措施,歷經(jīng)約60d的時間才使瓦斯含量下降到《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》所要求的8m3/t以下,而西三車場,利用水力沖孔技術(shù)僅用了20d時間,經(jīng)河南理工大學(xué)現(xiàn)場測定,瓦斯殘余含量已下降到了5.23m3/t,見表2。防突所用時間縮短到原來的一半,大大提高了掘進進度。7強通風(fēng)管理1)在施工過程中,由于瓦斯壓力較大會出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象,可能會造成巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸?所以要加強通風(fēng)管理,保證巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛刃∮?.8%,若瓦斯?jié)舛瘸迺r必須及時停止作業(yè),待瓦斯?jié)舛认陆档揭?guī)定值后,方可繼續(xù)施工。2)水力沖孔會有大量的碎煤和水流出,需要建立沉淀池,并做好排水工作,以免影響打鉆地點環(huán)境衛(wèi)生及堵塞底板上已施工完畢的鉆孔影響鉆孔的瓦斯釋放效果和鉆孔施工進度。8水力沖孔提高了煤體抗突能力水力沖孔措施工藝簡單,施工安全,技術(shù)可行,且濕潤了煤體,降低了打鉆過程中工作面粉塵濃度,改善了工作環(huán)境。采用水力沖孔措施,使水力掏槽孔前方和兩幫煤體得到充分卸壓,煤體的應(yīng)力梯度下降;在釋放應(yīng)力的同時引起煤層透氣性大幅度增加,瓦斯得到釋放,瓦斯壓力梯度大幅度下降,消除了激發(fā)突出的應(yīng)力和瓦斯條件,且增大了煤體抑制突出的阻力,起到了很好的綜合防突