雙環(huán)圈密集布孔法卸壓揭煤過煤門防突技術
雙環(huán)圈密集布孔法卸壓揭煤過煤門防突技術
魏建華,羅繼福
(天府礦務局,重慶合川)
摘要:介紹了三匯三礦2'&&(水平傾斜薄煤層31,3!推廣應用急傾斜煤層雙環(huán)圈密集布孔
法揭煤過煤門防突技術,以及該防突技術與原采用的多排鉆孔卸壓揭煤過煤門防突技術的對比試驗
情況.關鍵詞:雙環(huán)圈;鉆孔;防突
中圖分類號:45$'1文獻標識碼:6
1.引言
天府礦務局三匯三礦31,3!煤層屬于高瓦斯突出薄煤層,隨著開采深度不斷加大,原始煤層瓦斯壓力逐步提高(2'&&86613'為%9:;,2'&&31煤層
2'&&(水平南1石門鉆孔數量達%&個,其中補孔%個,鉆孔總長度達7%&(;(#)揭石門過煤層時間長,生產接續(xù)工作跟不上>排放瓦斯時間平均長達
'&" =;(1)石門邊沿處瓦斯壓力梯度大;(!)石門區(qū)煤,巖強度受損,抗突出能力降低;(0)揭石門炸藥爆轟波產生的沖擊載荷易于往外部傳播,破壞門區(qū)周
圍煤巖體強度,使石門完整性差,支護困難,回填工作量大,且不利于抑制瓦斯突出;(%)經濟性差."雙環(huán)圈密集布孔技術的應用
"#!$%,$&煤層情況簡介
三匯三礦31,3!煤層傾斜角度1#@17A,平均1!A,為傾斜煤層;煤層垂直厚度31平均為&,0(,3!為&,7(,瓦斯壓力和透氣性系數未作過測定,
31為焦貧,瘦煤,頂板為黑灰色泥巖,底板為黑色砂質泥巖>含硅質結核和黃鐵礦結核=;3!為貧,瘦煤,頂板為深灰色泥巖>含黃鐵礦結核=,底板為黑色砂
質泥巖>含硅質結核和黃鐵礦結核=."
#"采用多排鉆孔卸壓揭煤簡介
三匯三礦2'&&(水平31,3!薄煤層采用多排鉆孔卸壓揭石門$個,采用BC/'0&型全液壓鉆機施工,孔徑$0@"&((,其中2'&&(北五石門31,
2'&&(北!石門31按鉆孔排放半徑',0(設計和施工,其余0個石門按鉆孔排放半徑',&(設計和施工,石門揭煤斷面為下寬1,#(,上寬#,#(高
#,!(的梯形,各石門多排鉆孔施工,排放,布孔,揭煤情況詳見表'.
表'2'&&(水平31,3!鉆孔施工,排放,揭煤情況
從表'中不難看出,2'&&(水平31,3!煤層多排卸壓施工鉆孔最少!%個,最多%#個,平均多達0!,$個;鉆孔自然排放瓦斯時間最短%! ,最長'0" ,平均
長達'&" ;效檢!'值最低為&,1!()*+,(-.,最高為',$#()*+,(-.,除2'&&(沿石門外沿=按鉆孔排放半徑',&(布孔%個,編號為#"@1#;(#)外環(huán)圈按
按',0(排放半徑按',0(排放半徑施工鉆孔數量>個=序號地點
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<66#31
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866031
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866!31
866!3!
=
排放瓦
斯時間
> =
備注
煤厚(()
效檢!2值
(32451 367)
序號
鉆孔施
工時間
(8*
排放瓦
斯時間
(8*
地點
施工鉆孔數量(個*煤厚(3)鉆孔排放半徑'1&3,控制石門外沿上部)3,兩幫各)3,下部+3,布孔#&個,編號為'9#&;(+)在內環(huán)圈
與外環(huán)圈之間布置輔助圈,均勻布孔)個;雙環(huán)圈共設計鉆孔+'個,鉆孔進尺!"%3.采用:;為&1+$3245 367,低于《防突實施細則》參考指標,報礦務局批準后于'"""
年''月'+日采用震動性放炮安全揭穿該石門.該石門揭穿/!后成形較好,除進行架料支護外,未進行絞架和回填.
#1+1#其余石門雙環(huán)圈鉆孔卸壓揭煤情況三匯三礦 '&&3水平/+,/!薄煤層采用雙環(huán)圈鉆孔卸壓揭石門''個,采用:;<')&型全液壓
鉆機施工,孔徑!$)9,&33,各石門雙環(huán)圈鉆孔施工,排放,
揭煤情況詳見表#.
表# '&&3水平/+,/!雙環(huán)圈鉆孔施工,排放,揭煤情況從表#中可以看出, '&&3水平/+,/!薄煤層雙環(huán)圈鉆孔卸壓施工鉆孔最少++個,最多!+
個,平均為+%1$個;鉆孔自然排放瓦斯時間最短!!8,最長'&,8,平均為%#1"8;效檢!2值最低為&1'!32451367,最高為&1!%32451367,全部
低于《防突實施細則》中要求的參考值;''個石門均安全揭煤,未發(fā)生突出,且石門揭煤后斷面成形好,除進行正常架料支護外,均不再進行絞架和
回填.
!技術經濟效果分析
!"#技術效果分析
(')三匯三礦 '&&3水平/+,/!傾斜薄煤層實行雙環(huán)圈密集布孔方案揭石門''個,實踐表明@外環(huán)圈附近煤巖體瓦斯充分卸壓,形成強低壓圈,低
壓圈兩側瓦斯向低壓圈流動,外圍的高壓瓦斯傳遞不到外環(huán)圈的內部,外環(huán)圈起到屏蔽瓦斯高壓(相當于環(huán)形卸壓槽*的效果.
(#)內環(huán)圈在石門外緣內形成較寬的低瓦斯壓力,低壓力梯度強卸壓圈,保證石門外較寬區(qū)域低瓦斯壓力;同時內環(huán)圈是一個強度低,剛性弱的疏煤體
圈.這樣,揭石門時炸藥爆轟波傳播到內環(huán)圈時將因內環(huán)圈處煤體破壞吸收很大部分能量,從而有效阻止炸藥的爆轟波向門區(qū)外圍傳播,保護石門外圍
煤巖體強度,有效地削弱煤與瓦斯突出誘發(fā)因素.
(+)三匯三礦實施雙環(huán)圈密集布孔方案在'&&3水平揭/+,/!薄煤層石門''個,與該水平多排鉆孔布孔方案揭/+,/!煤層比較的!2值
大大降低(如圖',圖#所示*,排放時間大大縮短.從效檢的鉆屑瓦斯解吸指標!2值分析雙環(huán)圈密集布孔法揭石門防突安全性提高.
(!)雙環(huán)圈密集布孔方案在內外圈間瓦斯壓力分布由內向外逐漸增大,呈鍋底形,內環(huán)圈內中間壓力高,石門邊沿處壓力低;多排鉆孔方案在石門瓦斯
排放鉆孔控制范圍內瓦斯壓力分布均勻,平緩(如圖+所示*.所以雙環(huán)圈密集布孔法可加快石門瓦斯排放控制范圍內的瓦斯排放和卸壓,可使石門瓦斯排
放孔控制范圍內的瓦斯壓力分布及壓力梯度分布更趨合理.
圖'排放時間與效檢/2值關系圖
圖#雙環(huán)圈,多排鉆孔揭煤前效檢鉆孔布置圖
圖+雙環(huán)圈布孔多排鉆孔布孔壓力分布示意圖
(!)雙環(huán)圈密集布孔方案鉆孔數量比多排鉆孔布孔方案平均減少*#/.0;鉆孔總長度減少*#/.0,平均每個石門減少鉆孔總長度#11(;瓦斯
排放時間平均縮短+"/$0,縮短+!2;石門成形規(guī)整,出渣量大大減少,石門揭煤支護后不需絞架和回
填,大大提高了經濟效益.
!$%經濟效果分析
采用雙環(huán)圈密集布孔法與多排鉆孔布孔法比較平均可提前!!2保證安全揭煤,其中鉆孔施工平均提前""2,自然排放時間平均提前+!2-,平均每個石
門可節(jié)約直接費用約"$#*"元,三匯三礦3"&&(水平共揭石門""個,共創(chuàng)直接經濟價值"1/.!萬元.
"結論
(")雙環(huán)圈密集布孔方案符合《防治煤與瓦斯突出細則》中規(guī)定的石門瓦斯排放孔控制大小要求,比多排鉆孔布孔法卸壓速度快,工程量小,揭煤全過
程時間短,有效地緩解了生產接續(xù)問題.
(#)雙環(huán)圈密集布孔法較多排鉆孔布孔法能阻隔揭煤時爆轟波向門區(qū)外圍傳播,有效地保護石門排放鉆孔控制范圍內煤巖體強度和提高抗煤與瓦斯
突出能力,有效地削弱了煤與瓦斯突出的誘發(fā)因素.(*)雙環(huán)圈密集布孔法使石門瓦斯排放孔控制范圍內的瓦斯壓力及壓力梯度分布較多排鉆孔布孔
法更合理,能很好地屏蔽石門瓦斯排放孔控制范圍外的瓦斯壓力,能很好地保持揭煤后石門的完整性.
