“以孔代巷”工程技術(shù)研究分析

劉書鋼

摘要：通過對“以孔代巷”技術(shù)研究分析，選擇的鉆孔抽采布置高度，并在布置鉆孔時(shí)充分利用定向鉆機(jī)的優(yōu)勢，盡可能避開地質(zhì)構(gòu)造帶，防止鉆孔塌孔，盡可能增加鉆孔的抽采時(shí)間，考察大孔徑鉆孔抽采效果，降低瓦斯抽采成本，以保證抽采效果。以此減少掘進(jìn)巷道工程量，確保采掘銜接。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽采;以孔代巷;采掘銜接

一、工作面概況：

21509工作面位于+1012m水平下煤組二采區(qū)內(nèi)，開采煤層15煤層，利用現(xiàn)有的二采區(qū)軌道大巷、二采區(qū)回風(fēng)大巷，采用走向長壁布置，二采區(qū)軌道大巷作為煤柱回收工作面的材料巷，同時(shí)在距離11501工作面（采空區(qū)）材料巷25米處掘進(jìn)一條21509運(yùn)輸巷作為煤柱回收工作面的運(yùn)輸巷。21509工作面設(shè)計(jì)工作面走向長1006m，傾斜長53m（儲(chǔ)量60.46萬噸），工作面由南向北推進(jìn)，為后退式綜合機(jī)械化采煤。

二、工作面煤層情況及頂?shù)装甯艣r

21509工作面所掘15號(hào)煤層位于太原組下段下部，上距14號(hào)煤層17m，下距太原組底界K1砂巖4.5m。21509工作面區(qū)域煤層走向南北向，5.2m。該煤層區(qū)內(nèi)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含3-4層灰—黑灰色泥巖夾矸層。

2、煤層頂、底板情況

頂板上部為灰白色細(xì)砂巖，夾薄層黑色炭質(zhì)條紋，分選中等，長石、石英、白云母為主，含大量植物化石;下部為黑色，夾黑色泥質(zhì)條紋的灰白色砂巖，含大量植物化石;底部有薄層高炭質(zhì)泥巖和薄層黃鐵礦?？箟簭?qiáng)度29.6Mpa，抗拉強(qiáng)度1.99Mpa。底板為黑色泥巖，頂部含大量粉砂;中部裂隙發(fā)育，含大量植物根莖葉化石和云母，斷面呈絲絹光澤?？箟簭?qiáng)度18.1Mpa，抗拉強(qiáng)度0.28Mpa。

三、工作面瓦斯情況

21509綜放工作面原始瓦斯含量為3.8896-5.5509m?/t。根據(jù)測定的瓦斯含量對21509綜放工作面瓦斯涌出量進(jìn)行計(jì)算，瓦斯來源包括開采層瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出兩部分。

四、“以孔代巷”工程的目的和意義

“以孔代巷”技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上、施工周期上具有優(yōu)越性。施工回采面裂隙帶定向大孔徑鉆孔與目前施工高抽巷進(jìn)行比較。“以孔代巷”工程可以解決目前礦井抽采銜接緊張。在20509工作面采用“以孔代巷”技術(shù)將縮短抽采工程施工周期，保證礦井瓦斯治理工程順利完成，實(shí)現(xiàn)回采工作面的正常接替。

五、工作面Ⅰ段瓦斯抽采鉆孔設(shè)計(jì)：

工作面I段大孔徑頂板走向長鉆孔（以孔代巷）鉆孔開孔位置：在二采區(qū)軌道巷距離切眼390m位置施工一個(gè)鉆場（長*寬*高：16m*5m*3.5m），向14#煤層施工大孔徑頂板走向長鉆孔。鉆孔孔徑φ203mm，施工鉆孔個(gè)數(shù)3個(gè)，開孔高度2m，鉆孔開孔間距1m，1#鉆孔距離二采區(qū)軌道大巷2m位置開孔。鉆孔鉆進(jìn)14#煤層上，1#鉆孔距15#煤頂板距離為18m，距離二采區(qū)軌道大巷6m;鉆孔深度為407m;2#鉆孔距15#煤頂板距離為25m，距離二采區(qū)軌道大巷12m;鉆孔深度為407m;3#鉆孔距15#煤頂板距離為30m，距離二采區(qū)軌道大巷18m;鉆孔深度為407m;終孔間距為6m，鉆孔超出切眼10m;鉆機(jī)采用型號(hào)ZYD17000L進(jìn)行施工。詳見下表：

21509綜放工作面頂板走向長鉆孔先施工I段頂板走向長鉆孔共計(jì)施工3個(gè)，預(yù)計(jì)施工抽采進(jìn)尺為1221米;后續(xù)兩個(gè)鉆場根據(jù)I段頂板走向長鉆孔抽采數(shù)據(jù)分析，調(diào)整鉆孔參數(shù)。

六、鉆孔封孔方式

抽采鉆孔封孔方法的選擇應(yīng)根據(jù)抽采方法及孔口所處煤（巖）層位、巖性、構(gòu)造等因素綜合確定。封孔應(yīng)滿足密封性好、操作方便和材料經(jīng)濟(jì)的要求。封孔質(zhì)量影響瓦斯抽采的濃度、孔口負(fù)壓、甚至整個(gè)抽采系統(tǒng)的效果。采用水泥注漿泵封孔方法，嚴(yán)禁采用黃泥封孔。結(jié)合我礦實(shí)際情況。頂板走向長距離裂隙帶鉆孔封孔采用水泥注漿進(jìn)行封孔。即：在鉆孔開孔后進(jìn)行擴(kuò)孔，待擴(kuò)孔完畢后，采用水泥注漿的方法將封孔管穩(wěn)固。封孔管采用5寸鋼管，鉆孔封孔管總長度為9m，注漿深度為8米。

七、鉆孔施工工藝

鉆孔開孔使用φ120mm鉆頭施工鉆孔;施工到位后更換φ165mm鉆頭擴(kuò)孔至設(shè)計(jì)長度;再使用φ203mm鉆頭擴(kuò)孔至鉆孔全長。

八、抽采管路附屬設(shè)施

1、在21509頂板走向長鉆孔抽采管路向里50米內(nèi)必須安裝人工監(jiān)測、在線監(jiān)測及隔爆抑爆裝置;

2、在抽采支管路拐彎、低洼、溫度突變處及沿管路適當(dāng)距離應(yīng)設(shè)置放水器;

3、在21509頂板走向長鉆孔抽采支管路分岔處應(yīng)設(shè)置控制閥門，閥門規(guī)格應(yīng)與安裝地點(diǎn)的管徑相匹配。

4、工作面抽采管路應(yīng)保持一定的坡度，一般不小于1%。

5、在傾斜巷道中，坡度大于28°時(shí)管路應(yīng)設(shè)防滑裝置，其間距可根據(jù)巷道坡度確定，對28°以下的斜巷，間距一般取15m-20m。

6、抽采管路應(yīng)有良好的氣密性及采取防腐蝕、防砸壞、防帶電及防凍等措施。

7、抽采管路每隔100米安裝接地極。

8、管路應(yīng)用熒光標(biāo)識(shí)清楚管路氣流方向，并與其他管路有明顯區(qū)別。

九、瓦斯抽采效果分析

21509綜放工作面頂板走向長鉆孔抽采情況下，頂板走向長鉆孔單個(gè)鉆孔抽采量一般為0.5 m?/min～1.0 m?/min，3個(gè)鉆孔的抽采量為2 m?/min。

21509綜放工作面瓦斯絕對涌出量為11.16m3/min。當(dāng)21509綜放工作面預(yù)抽后，且采用頂板走向長鉆孔，工作面風(fēng)排瓦斯量為3.46m3/min，21509綜放工作面抽采量為7.7m3/min，則工作面瓦斯抽采率為69%，滿足《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》的指標(biāo)要求，并且保證了工作面安全回采。

作者簡介：劉書鋼（1980），男，河北邯鄲人，畢業(yè)于河北工程大學(xué)采礦工程專業(yè)，本科學(xué)歷，現(xiàn)任冀中能源井礦集團(tuán)正珠煤業(yè)公司通風(fēng)副總工程師。