芦岭煤矿8#煤层顶分层安全高效掘进防突技术研究

周二元

(淮北矿业股份公司芦岭煤矿,安徽省宿州市,234113)

芦岭煤矿8#煤层顶分层安全高效掘进防突技术研究

周二元

(淮北矿业股份公司芦岭煤矿,安徽省宿州市,234113)

研究完善了芦岭煤矿8#煤层顶分层掘进工作面安全高效掘进防突技术参数,现场试验结果表明,试验期间未出现瓦斯超限及突出情况,月掘进度最高达到61.4 m,在原来月掘进度30～40 m基础上平均提高了43%。

掘进工作面 安全高效掘进 防突技术

1 工作面概况

1.1 Ⅱ827-1掘进工作面

Ⅱ827-1工作面位于芦岭煤矿矿井中部二水平二采区,本次试验的Ⅱ827-1掘进工作面为Ⅱ827(6-4)进风巷。设计全长253 m,该段8#煤层平均厚6.95 m,发育较稳定。8#煤层原始瓦斯压力为3.5 M Pa,原始瓦斯含量16.7 m3/t,经Ⅱ827双岩巷底板钻场区域预抽后,该区段残余瓦斯压力最大为0.42 M Pa。

1.2 Ⅱ884-1掘进工作面

Ⅱ884-1工作面位于矿井西部二水平八采区,该段8#煤层平均厚9.8 m,煤层发育较稳定。8#煤层原始瓦斯压力为2.5 M Pa,原始瓦斯含量14.5 m3/t,经Ⅱ884双岩巷(岩石集中巷和岩石轨道巷)底板钻场区域预抽后,该区段残余瓦斯压力最大为0.6 M Pa。

2 突出危险性预测敏感指标与临界值考察

经测定,钻屑瓦斯解吸指标(Δh2、K1、S)均具有一定敏感性,初步确定解吸指标Δh2的临界值为160 Pa,S的临界值为5.0 kg/m。通过对现场同一煤样K1值和Δh2测试统计,K1与Δh2基本成线性关系,基本上满足以下关系式:

根据初步确定的Δh2临界值160 Pa,则钻屑解吸指标K1临界值为0.25 m l/(g·min1/2)。根据煤样实验室测试,初步确定预测指标K1的临界值为0.2～0.3 m l/(g·min1/2)。综合考虑,初步确定K1的临界值为0.3 m l/(g·min1/2)。

初步确定芦岭煤矿Ⅱ水平8#煤层顶分层煤巷掘进工作面预测敏感指标及其临界值如下:

3 防突措施合理化参数考察

3.1 超前排放钻孔措施

根据矿井煤巷掘进实际情况,本次试验主要采用防突效果检验法和钻孔流量法考察直径为75 mm的超前排放钻孔有效影响半径。考察结果为芦岭煤矿Ⅱ水平8#煤层顶分层煤巷掘进,直径75 mm的超前排放钻孔有效影响半径为1.2 m。

按照《防治煤与瓦斯突出规定》等相关法律法规的要求,结合矿井开拓开采具体情况,初步确定超前排放钻孔控制范围为:巷道两侧5 m,巷道底部4 m。措施超前距为:在地质构造平稳带为5 m,地质构造复杂带为7 m。

3.2 边掘边抽措施

根据对芦岭煤矿Ⅱ827(6-4)进风巷巷帮边掘边抽钻场中钻孔在不同时间的抽放参数考察,巷帮钻场在空间上和时间上均存在不均匀性。边掘边抽措施应重点在工作面瓦斯涌出大的区域采用。根据考察的结果,分析得出试验区巷帮钻场钻孔数应布置4～6个,钻孔孔深为50 m,巷帮钻场间距40 m。

4 8#煤层顶分层安全高效掘进考察

4.1 Ⅱ827-1掘进工作面

Ⅱ827-1掘进工作面于2009年4月20日从6#切眼开始掘进,至2009年11月30日与4#切眼贯通结束,巷道掘进长度253 m,历时224 d,平均掘进33.88 m/月。统计数据见表1。

表1 Ⅱ827-1掘进工作面月掘进度对比表

从统计数据可以看出,10月份以后由于日进尺由原来的3～4 m增加到每日5 m。巷帮钻场由原来的每20 m施工1个改为现在的每40 m施工1个,很大程度上减少了工程量,使得掘进速度大幅度提高,月掘进度提高了14 m,与10月份以前相比较,增长幅度达到47.88%,试验阶段掘进过程均未出现回风瓦斯浓度超限及突出情况,说明煤巷综合防突技术措施取得了很好的防突效果,实现了芦岭煤矿中部二采区煤巷安全高效掘进。

4.2 Ⅱ884-1掘进工作面

Ⅱ884-1掘进工作面在2010年1月7日从Ⅱ884-1里段工作面进风巷开始掘进,至2010年10月4日掘进至Ⅱ884-1外段工作面切眼,掘进巷道总长473.7 m,历时393 d,平均月掘进度57 m。统计数据见表2。

表2 Ⅱ884-1掘进工作面掘进度统计表

从统计数据可以看出,由于Ⅱ884-1掘进工作面瓦斯涌出较小,故仅在Ⅱ884-1外段工作面出现煤层增厚以及断层附近区域采取边掘边抽巷帮钻场进行辅助卸压抽采,其他区域均未采用,因此也加快了掘进速度,最高日掘进度达到4.9 m,平均日掘进度3.8 m。试验阶段掘进过程均未出现回风瓦斯浓度超限及突出情况,说明采用煤巷综合防突技术措施取得了很好的防突效果,实现了芦岭煤矿西部8采区煤巷安全高效掘进。

5 结论

(1)通过理论分析、煤样实验室测试和现场试验,获得了矿井Ⅱ水平8#煤层顶分层煤巷掘进防突技术的重要技术参数:

芦岭矿Ⅱ水平8#煤层顶分层煤巷掘进工作面预测敏感指标及其临界值为:S=5.0 kg/m,Δh2=160 Pa,K1=0.3 m l/(g·min1/2)。直径75 mm的超前排放钻孔有效影响半径为1.2 m。

(2)矿井Ⅱ水平8#煤层顶分层试验区在掘进过程未出现瓦斯超限或突出动力情况,实现安全掘进710.7 m,月掘进度最高达到61.4 m,月掘进度在原月掘进度30～40 m基础上平均提高了43%,取得了明显的安全、经济效益。

Outburst prevention technology for safe and high efficient top-slice excavation of No.8 coal seam in Luling Coal Mine

Zhou Eryuan
(Luling Coal Mine,Huaibei Mining Group Co.Ltd.,Suzhou,Anhui 234113,China)

The parameters of outburst prevention technology for safe and high efficient excavation on the top-slice working face of No.8 coal seam in Luling Coal Mine were modified and imp roved.The application results showed that no such situations as gas over-limit and gas outburst occurred.The highest efficiency of excavation was up to 61.4 m per month,with an increase of 43%by comparison with original efficiency of 30～40 m per month.

driving face,safe and high efficient excavation,outburst prevention technology

TD713

B

周二元(1984-),男,安徽凤阳人,助理工程师,从事芦岭煤矿矿井瓦斯治理工作。

(责任编辑 梁子荣)