底板超短導(dǎo)硐快速揭煤技術(shù)研究

王彥峰

【摘 要】中馬村礦二1煤屬于嚴(yán)重煤與瓦斯突出煤層，29東工作面揭煤區(qū)域煤層較厚，為了快速消除該區(qū)域突出危險(xiǎn)性，從底板抽采巷進(jìn)行水力沖孔對(duì)揭煤區(qū)域進(jìn)行瓦斯治理，有效地降低了揭煤爆破時(shí)巷道內(nèi)瓦斯的涌出量，同時(shí)通過(guò)超短導(dǎo)硐揭煤技術(shù)進(jìn)行揭煤爆破，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全快速揭煤。

【Abstract】No. Two 1 seam in Zhongma Village Mine is a serious coal and gas outburst seam. The coal seam in the coal uncovering area of 29 east work face is thick， in order to eliminate the outburst danger quickly in this area， hydraulic punching from the drainage tunnel at the bottom plate is adopted to control the gas， which effectively reduces the gas emission in the roadway during uncovering coal blasting， at the same time， the coal blasting is carried out by exposing the coal with ultra short pilot tunnel to realize the safe fast uncovering the coal.

【關(guān)鍵詞】超短導(dǎo)硐；水力沖孔；快速揭煤

【Keywords】 ultra short boring tunnel； hydraulic punching； quick coal uncovering

【中圖分類號(hào)】TD713.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）08-0181-03

1 引言

中馬村礦屬煤與瓦斯突出礦井，可采煤層為二迭系山西組二1煤，平均厚度為5.15m，煤層瓦斯含量為4.73～36.65m3/t，瓦斯壓力為0. 29～1.55MPa，相對(duì)瓦斯涌出量為33.1m3/t， 絕對(duì)瓦斯涌出量為43.7m3/min，建井以來(lái)共發(fā)生26次煤與瓦斯突出，始突標(biāo)高-46m。

中馬村礦受煤層中高含量瓦斯制約，礦井生產(chǎn)接替困難，煤礦揭煤工作技術(shù)環(huán)節(jié)多，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，如果能創(chuàng)新揭煤技術(shù)，能提高瓦斯治理效果、縮短揭煤所需時(shí)間，將對(duì)礦井采掘抽平衡起到重要意義。

2 揭煤工作面概況

中馬村礦29東工作面位于29采區(qū)東翼。北起東大巷，南至-250流水巷，西臨29東翼采空區(qū)，東接211采區(qū)邊界。

29東工作面主采二1煤層，工作面設(shè)計(jì)標(biāo)高-120～-220m。該工作面地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，總體呈單斜構(gòu)造，煤層傾角平均14°，29東工作面回風(fēng)巷區(qū)域存在煤層分叉、夾矸現(xiàn)象，二1煤層分叉現(xiàn)象主要集中在工作面中、上部區(qū)域，下分層煤發(fā)育賦存穩(wěn)定，揭煤處巷道下距二1煤下分層煤5m，二1煤下分層煤厚0.2m，二1煤上分層煤厚5.0m，二1煤上、下分層煤間距10m。29東工作面回風(fēng)巷煤層原始瓦斯壓力0.9MPa，原始瓦斯含量為14.11m3/t，為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)，該區(qū)域揭煤前必須采取有效的防治煤與瓦斯突出措施。

3 揭煤方案

3.1 揭煤巷道設(shè)計(jì)

從29東工作面回風(fēng)底抽巷開(kāi)口后，向上起坡做揭煤巷道，巖柱≤5m時(shí)，每班掘進(jìn)前必須打探眼以便準(zhǔn)確掌握距煤層底板的法線距離，巖柱≤3m時(shí)，更換支護(hù)方式，采用錨噴+工鋼支護(hù)，直至揭煤導(dǎo)硐。3m巖柱至揭煤導(dǎo)硐掘進(jìn)期間，必須采取短掘短支，循環(huán)進(jìn)尺不能超過(guò)1m，頂部（頂板以下0. 5m范圍內(nèi)）炮眼不裝藥或少裝藥，放炮后采取人工裁支成形并及時(shí)支護(hù)。（圖1）

3.2 揭煤導(dǎo)硐設(shè)計(jì)

根據(jù)中馬村礦以往揭煤經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)硐長(zhǎng)度一般在8m以上，本次揭煤試驗(yàn)導(dǎo)硐長(zhǎng)度為4m。

工作面距煤層法向距離2m處開(kāi)始掘揭煤導(dǎo)硐。頂板采用錨索配合金屬網(wǎng)+木點(diǎn)柱支護(hù)。錨索布置：1500×1000mm，錨索鎖具上部褙200×200mm方木。木點(diǎn)柱規(guī)格：Φ180mm×（1.8-2.5m），木點(diǎn)柱距兩幫距離為300mm，噴厚50mm。巷道兩幫采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿布置：800×800mm，錨桿規(guī)格：Φ20×2400mm，高強(qiáng)度阻尼錨桿。錨桿錨固力不低于170kN，錨桿扭矩力不低于200N.m。

4 區(qū)域綜合防突措施

4.1 區(qū)域防突措施

4.1.1 底板穿層鉆孔預(yù)抽防突措施

在29東工作面回風(fēng)底抽巷設(shè)計(jì)穿層鉆孔預(yù)抽揭煤區(qū)域煤層瓦斯，鉆孔控制揭煤工作面巷道上幫30m，下幫30m。鉆孔設(shè)計(jì)16組347個(gè)，總孔深13138.8m，其中煤孔段2572.4m（上分層煤孔段2185.4m，下分層煤孔段387m），巖孔段10566.4m。

4.1.2 水力沖孔技術(shù)

水力沖孔防突措施是指在巖巷施工穿層鉆孔，在巖柱的掩護(hù)下，使用高壓水射流沖擊鉆孔周?chē)拿后w，沖出大量的煤體和瓦斯，形成孔洞。在地應(yīng)力的作用下，孔洞周?chē)拿后w向鉆孔方向移動(dòng)，使孔洞附近煤體卸壓，同時(shí)釋放大量瓦斯，大幅度增加孔洞周?chē)后w的透氣性，另一方面濕潤(rùn)了煤體，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，有效地提高了抽放效果，起到綜合防突的作用[1-5]

采用BRW200/31.5型乳化液泵，公稱容積：1600L；公稱壓力：31.5MPa，流量200L/min。連接管采用內(nèi)徑φ25mm、耐壓32MPa高壓膠管將液壓管路與鉆桿尾端連接，連接處使用U型卡，鉆桿與鉆桿連接處填塞尼龍繩，用牙鉗上緊，以減少漏水量，鉆桿末端安裝壓力表，要求沖煤壓力不小于15MPa。按照設(shè)計(jì)位置及角度開(kāi)孔，穿過(guò)煤層后，更換為沖孔鉆頭（Φ2mm），邊退邊沖，退至見(jiàn)煤位置，邊進(jìn)邊沖，如此循環(huán)反復(fù)，主沖鉆孔沖至孔內(nèi)流出清水，沖不出煤為止，主抽鉆孔沖煤時(shí)間不小于1個(gè)小時(shí)。endprint

在29東工作面回風(fēng)底抽巷對(duì)應(yīng)揭煤位置施工穿層鉆孔346個(gè)，穿層鉆孔共沖出煤量1413.5t，平均單孔沖出煤量約4.08t，約占鉆孔影響范圍內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)量的2.3%。

4.2 區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)

在29回風(fēng)巷揭煤區(qū)域取煤樣測(cè)定殘余瓦斯含量13個(gè)，所測(cè)含量為2.5～4.26m3/t，且在測(cè)試過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)噴鉆、卡鉆、頂鉆等異常情況。

4.3 區(qū)域驗(yàn)證

揭煤工作面分別在巖柱5m、巖柱1.8m揭煤導(dǎo)硐掘進(jìn)前、揭煤導(dǎo)硐掘進(jìn)后揭煤爆破前進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證。采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法進(jìn)行驗(yàn)證。

5 揭煤作業(yè)

5.1 揭煤炮眼施工

炮眼采用巖孔，根據(jù)礦井其他地區(qū)揭煤經(jīng)驗(yàn)及該地區(qū)實(shí)際情況，共設(shè)計(jì)6列9排54個(gè)炮眼，列間距0.6-1.1m，行間距0.5m，第9排布置在距導(dǎo)硐端頭0.2m處，炮眼深度1.2-1.3m。采用分區(qū)爆破，Ⅰ區(qū)1-18#炮眼為掏槽眼，采用1段管起爆，Ⅱ區(qū)19-36#炮眼用2段管起爆，Ⅲ區(qū)37-54#炮眼用3段管起爆。裝藥聯(lián)線方式：采用乳膠炸藥和毫秒電雷管，裝藥方式采用正向爆破，裝藥后所余炮眼長(zhǎng)度全部用黃土炮泥充填。爆破網(wǎng)絡(luò)采用每個(gè)炮眼內(nèi)并聯(lián)、每2列18個(gè)炮眼內(nèi)串聯(lián)，最后3組再并聯(lián)的方式。 （詳見(jiàn)圖3～圖4）

5.2 揭煤效果

震動(dòng)爆破使用炸藥39.2kg，電雷管108發(fā)，爆破網(wǎng)絡(luò)總電阻21.6歐。2016年5月25日上午9：55實(shí)施震動(dòng)爆破，炮后甲烷傳感器顯示最大值為0.94%?，F(xiàn)場(chǎng)觀察，一次揭開(kāi)煤與瓦斯突出煤層，煤層下部約垮落3m，爆破揭煤效果良好。

6 結(jié)語(yǔ)

①水力沖孔消突效果顯著。揭煤區(qū)域穿層鉆孔采用液壓泵進(jìn)行水力沖孔，平均單孔沖出煤量約4.08t，約占鉆孔影響范圍內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)量的2.3%，大部分鉆孔初始濃度在70%以上，區(qū)域措施效果檢驗(yàn)、區(qū)域驗(yàn)證均無(wú)超指標(biāo)現(xiàn)象，經(jīng)抽采后煤層快速消除突出危險(xiǎn)性，炮后瓦斯?jié)舛葍H為0.83%。

②減小工程量，安全系數(shù)高。該揭煤導(dǎo)硐首次采用超短導(dǎo)硐，較焦煤公司以往揭煤導(dǎo)硐短4～6m，不僅減小了巷道工程量，縮短了工期，而且降低了施工揭煤導(dǎo)硐存在的頂板冒落的風(fēng)險(xiǎn)。

③揭煤周期短，效率高。水力沖孔快速消突技術(shù)及超短導(dǎo)硐揭煤技術(shù)的應(yīng)用，使施工抽采鉆孔到揭開(kāi)煤層用時(shí)10個(gè)月，較原有揭煤作業(yè)周期提前4～6個(gè)月，為礦井生產(chǎn)接替贏得了時(shí)間。

【參考文獻(xiàn)】

【1】于不凡，王佑安. 煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)[M].修訂版. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

【2】林柏泉，崔恒信. 礦井瓦斯防治理論與技術(shù)[M]. 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1998.

【3】薛勝雄，黃汪平，陳正文，等. 高壓水射流技術(shù)與應(yīng)用[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

【4】敬復(fù)興，趙新杰，原世騰.中馬村礦水力沖孔消突技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中州煤炭，2013（11）：6-7.

【5】李家彪，劉明舉，趙發(fā)軍.水力沖孔在新義礦瓦斯抽放中的應(yīng)用[J].煤炭工程，2011（7）：36-38.endprint