雙環圈密集布孔法卸壓揭煤過煤門防突技術
雙環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:介紹了三彙三礦2'&&(水平傾斜薄煤層31,3!推廣應用急傾斜煤層雙環圈密集布孔
法揭煤過煤門防突技術,以及該防突技術與原采用的多排鑽孔卸壓揭煤過煤門防突技術的對比試驗
情況.關鍵詞:雙環圈;鑽孔;防突
中圖分類號:45$'1文獻標識碼:6
1.引言
天府礦務局三彙三礦31,3!煤層屬於高瓦斯突出薄煤層,隨著開采深度不斷加大,原始煤層瓦斯壓力逐步提高(2'&&86613'為%9:;,2'&&31煤層
2'&&(水平南1石門鑽孔數量達%&個,其中補孔%個,鑽孔總長度達7%&(;(#)揭石門過煤層時間長,生產接續工作跟不上>排放瓦斯時間平均長達
'&" =;(1)石門邊沿處瓦斯壓力梯度大;(!)石門區煤,岩強度受損,抗突出能力降低;(0)揭石門炸藥爆轟波產生的衝擊載荷易於往外部傳播,破壞門區周
圍煤岩體強度,使石門完整性差,支護困難,回填工作量大,且不利於抑製瓦斯突出;(%)經濟性差."雙環圈密集布孔技術的應用
"#!$%,$&煤層情況簡介
三彙三礦31,3!煤層傾斜角度1#@17A,平均1!A,為傾斜煤層;煤層垂直厚度31平均為&,0(,3!為&,7(,瓦斯壓力和透氣性係數未作過測定,
31為焦貧,瘦煤,頂板為黑灰色泥岩,底板為黑色砂質泥岩>含矽質結核和黃鐵礦結核=;3!為貧,瘦煤,頂板為深灰色泥岩>含黃鐵礦結核=,底板為黑色砂
質泥岩>含矽質結核和黃鐵礦結核=."
#"采用多排鑽孔卸壓揭煤簡介
三彙三礦2'&&(水平31,3!薄煤層采用多排鑽孔卸壓揭石門$個,采用BC/'0&型全液壓鑽機施工,孔徑$0@"&((,其中2'&&(北五石門31,
2'&&(北!石門31按鑽孔排放半徑',0(設計和施工,其餘0個石門按鑽孔排放半徑',&(設計和施工,石門揭煤斷麵為下寬1,#(,上寬#,#(高
#,!(的梯形,各石門多排鑽孔施工,排放,布孔,揭煤情況詳見表'.
表'2'&&(水平31,3!鑽孔施工,排放,揭煤情況
從表'中不難看出,2'&&(水平31,3!煤層多排卸壓施工鑽孔最少!%個,最多%#個,平均多達0!,$個;鑽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=按鑽孔排放半徑',&(布孔%個,編號為#"@1#;(#)外環圈按
按',0(排放半徑按',0(排放半徑施工鑽孔數量>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
鑽孔施
工時間
(8*
排放瓦
斯時間
(8*
地點
施工鑽孔數量(個*煤厚(3)鑽孔排放半徑'1&3,控製石門外沿上部)3,兩幫各)3,下部+3,布孔#&個,編號為'9#&;(+)在內環圈
與外環圈之間布置輔助圈,均勻布孔)個;雙環圈共設計鑽孔+'個,鑽孔進尺!"%3.采用:;為&1+$3245 367,低於《防突實施細則》參考指標,報礦務局批準後於'"""
年''月'+日采用震動性放炮安全揭穿該石門.該石門揭穿/!後成形較好,除進行架料支護外,未進行絞架和回填.
#1+1#其餘石門雙環圈鑽孔卸壓揭煤情況三彙三礦 '&&3水平/+,/!薄煤層采用雙環圈鑽孔卸壓揭石門''個,采用:;<')&型全液壓
鑽機施工,孔徑!$)9,&33,各石門雙環圈鑽孔施工,排放,
揭煤情況詳見表#.
表# '&&3水平/+,/!雙環圈鑽孔施工,排放,揭煤情況從表#中可以看出, '&&3水平/+,/!薄煤層雙環圈鑽孔卸壓施工鑽孔最少++個,最多!+
個,平均為+%1$個;鑽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
低於《防突實施細則》中要求的參考值;''個石門均安全揭煤,未發生突出,且石門揭煤後斷麵成形好,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03manbetx
!"#技術效果03manbetx
(')三彙三礦 '&&3水平/+,/!傾斜薄煤層實行雙環圈密集布孔方案揭石門''個,實踐表明@外環圈附近煤岩體瓦斯充分卸壓,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圈的內部,外環圈起到屏蔽瓦斯高壓(相當於環形卸壓槽*的效果.
(#)內環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,保證石門外較寬區域低瓦斯壓力;同時內環圈是一個強度低,剛性弱的疏煤體
圈.這樣,揭石門時炸藥爆轟波傳播到內環圈時將因內環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外圍傳播,保護石門外圍
煤岩體強度,有效地削弱煤與瓦斯突出誘發因素.
(+)三彙三礦實施雙環圈密集布孔方案在'&&3水平揭/+,/!薄煤層石門''個,與該水平多排鑽孔布孔方案揭/+,/!煤層比較的!2值
大大降低(如圖',圖#所示*,排放時間大大縮短.從效檢的鑽屑瓦斯解吸指標!2值03manbetx
雙環圈密集布孔法揭石門防突安全性提高.
(!)雙環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,內環圈內中間壓力高,石門邊沿處壓力低;多排鑽孔方案在石門瓦斯
排放鑽孔控製範圍內瓦斯壓力分布均勻,平緩(如圖+所示*.所以雙環圈密集布孔法可加快石門瓦斯排放控製範圍內的瓦斯排放和卸壓,可使石門瓦斯排
放孔控製範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值關係圖
圖#雙環圈,多排鑽孔揭煤前效檢鑽孔布置圖
圖+雙環圈布孔多排鑽孔布孔壓力分布示意圖
(!)雙環圈密集布孔方案鑽孔數量比多排鑽孔布孔方案平均減少*#/.0;鑽孔總長度減少*#/.0,平均每個石門減少鑽孔總長度#11(;瓦斯
排放時間平均縮短+"/$0,縮短+!2;石門成形規整,出渣量大大減少,石門揭煤支護後不需絞架和回
填,大大提高了經濟效益.
!$%經濟效果03manbetx
采用雙環圈密集布孔法與多排鑽孔布孔法比較平均可提前!!2保證安全揭煤,其中鑽孔施工平均提前""2,自然排放時間平均提前+!2-,平均每個石
門可節約直接費用約"$#*"元,三彙三礦3"&&(水平共揭石門""個,共創直接經濟價值"1/.!萬元.
"結論
(")雙環圈密集布孔方案符合《防治煤與瓦斯突出細則》中規定的石門瓦斯排放孔控製大小要求,比多排鑽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問題.
(#)雙環圈密集布孔法較多排鑽孔布孔法能阻隔揭煤時爆轟波向門區外圍傳播,有效地保護石門排放鑽孔控製範圍內煤岩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因素.(*)雙環圈密集布孔法使石門瓦斯排放孔控製範圍內的瓦斯壓力及壓力梯度分布較多排鑽孔布孔
法更合理,能很好地屏蔽石門瓦斯排放孔控製範圍外的瓦斯壓力,能很好地保持揭煤後石門的完整性.
