高瓦斯上下煤層安全高效開采綜合技術研究

陳懷玉（淮滬煤電有限公司 丁集煤礦，安徽 淮南 232141）

高瓦斯上下煤層安全高效開采綜合技術研究

陳懷玉
（淮滬煤電有限公司 丁集煤礦，安徽 淮南 232141）

某礦區11-2煤通常作為13-1煤的保護層開采。本文通過高抽巷快速綜掘、鉆孔卸壓、坑透地質勘探等綜合技術實現了瓦斯突出煤層11-2煤及高瓦斯煤層13-1煤的安全高效開采。

高瓦斯煤層；高抽巷快速綜掘；鉆孔卸壓；坑透

1　工程背景

作為卸壓開采13-1煤的保護層，某礦1341（1）工作面主采煤層11-2煤，工作面標高-801.5～-857.1m，地面標高+22.3～+23.7m，工作面面長206.5m，11-2煤平均厚度1.8m；巷道掘進期間實測瓦斯含量為5.24～5.79m3/t，結合瓦斯線性回歸方程，預計1341（1）工作面瓦斯含量為4.17～5.79m3/t，11-2煤層為突出煤層。采用布置1341（1）工作面高抽巷于11-2煤頂板25～35m的砂巖、砂質泥巖層位，在回采前布置頂板高抽巷、于高抽巷內向13-1煤設置穿層鉆孔、工作面采前坑透地質勘探等綜合技術研究實現高瓦斯上下煤層安全高效開采。

2　高抽巷快速綜掘技術

根據地質情況合理選擇綜掘機的型號：采用三一重工EBZ260綜掘機掘進。合理選擇支護斷面及支護方式，優化出矸、打運系統，加強班隊技術培訓和勞動組織管理是實現高抽巷快速綜掘的關鍵技術。首先，充分考慮巷道頂板和幫部巖性，結合巷道服務年限，優化支護參數。結合綜掘機特點，優化臨時支護。頂板以砂巖、砂質泥巖為主，幫部以泥巖、砂質泥巖為主。支護設計大膽采用錨網。比較U型棚支護的同類巷道，支護成本低，用料省，施工效率高，職工勞動強度小，同時巷道采取矩形斷面，相對于直墻半圓拱斷面，更利于綜掘機截割。臨時支護方面采用2根水壓單體（巷寬大于5m時，要用3根）的臨時支護方式，該種支護安全、穩當，方便施工。其次，合理選擇施工層位。高抽巷層位選擇比較合理。結合相鄰巷道已經揭露的巖性分析，設計時將巷道布置在“軟巖”中，但由于局部地段受斷層、地質構造影響，經常會出現層位理紊亂現象，甚至可能遇到較硬的砂巖，為了減少遇到砂巖，綜掘機截割困難帶來的影響，我隊技術人員及時根據迎頭揭露的地質情況收集地質資料，并加以認真分析、總結，對于地質較復雜地段，每班安排職工用錨桿機施工一個探眼，探明層位，根據層位調整巷道坡度，確保巷道跟層施工。再之，完善施工方法。綜掘機施工采用多循環作業制。施工時截割頭先橫向切割底部，順時針切割，按切割路線從底向上切割，再修整巷道成型，然后將綜掘機后退，施工頂部錨梁網索，同時，兩幫滯后的錨網支護也開始施工。頂部錨網支護緊跟迎頭，割窯后，兩幫錨網滯后迎頭不超過6排，集中支護。每循環切割進度為1.6m；頂板巖性破碎時，每循環切割進度為0.8m。頂部使用錨索機打、注錨桿；幫部采用風鉆打眼，風動扳手攪拌器錨固錨桿，人工安裝托盤，并用加長扳手將螺帽擰緊，支護完成后進入下一個作業循環。同時，為加快施工進度，兩幫最底端各一根錨桿滯后在綜機后面施工，這樣迎頭在截割的同時，后方可以補打下部錨桿，這樣，平行作業節省了支護的時間。最后，迎頭積極推進“三八”制多工序交叉平行作業方法，迎頭在進尺的同時，三班利用掘進間隙鋪設軌道、敷設電纜、延接風水管路等，盡可能盡快的實現一次成巷，以實現時間和空間利用的最大化，為巖巷綜掘快速掘進創造先決條件。

圖1　高抽巷穿層鉆孔示意圖

3　高抽巷鉆孔卸壓技術

高抽巷成巷后，在其頂板向13-1煤施工穿層鉆孔，鉆孔示意圖如圖1所示。

設計時有以下要求：①本次設計在1341（1）高抽巷內向13-1煤施工穿層鉆孔，隨1341（1）工作面回采預抽13-1煤層瓦斯；②本次總共設計15組鉆孔，從“T9”點東70.6m處施工第一組，然后向東每隔40m一組，每組4個；③鉆孔在1341 （1）高抽巷頂板開孔，傾角和偏角按設計角度施工，設計依據地測科提供的剖面圖計算，實際孔深以穿透13-1煤層并進入頂板0.5m為準；④鉆孔施工巖層段采用水排渣，見煤后改用壓風排渣，穿過煤后再用水透孔，施工完畢后不需要封孔；⑤鉆孔施工期間注意觀測瓦斯變化，防止瓦斯異常涌出，必要時可停止鉆進。

4　坑透地質勘探技術

井下坑透法一般在兩巷道間進行，如在回風巷布置發射點，向煤層中發射某一頻率的電磁波，在運輸巷安置接收機觀測電磁場場強H信號，電磁波在煤層傳播中遇到介質電性變化時，電磁波被吸收或屏蔽，接收信號顯著減弱或收不到有效信號，如沿巷道多點觀測，則形成所謂的透視異常。發射點和接收點可布置在回風巷、運輸巷等易于通行和干擾小的地段。在1341（1）工作面兩巷布置測點，獲得1341（1）工作面共有4個地質異常區，異常區內斷層密布，工作面回采時采取相應的安全措施，實現了安全高效回采。

結語

（1）通過合理選擇支護斷面及支護方式，優化出矸、打運系統，加強班隊技術培訓和勞動組織管理是實現高抽巷快速綜掘的關鍵技術；（2）高抽巷成巷后，在其頂板向13-1煤施工穿層鉆孔，隨底部1341（1）工作面回采，預抽13-1煤層瓦斯；（3）在1341（1）工作面坑透地質結果表明：工作面共有4個地質異常區，異常區內斷層密布，工作面回采時采取相應的安全措施，實現了安全高效回采。

[1]婁金福.頂板瓦斯高抽巷采動變形機理及優化布置研究[D].中國礦業大學，2008.

[2]周華東，許家林，胡國忠，張超，秦偉，郭洪.綜采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析[J]. 煤炭科學技術，2012 （05）：55-59.

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