大直径钻孔卸压防突技术的研究及应用.pdf

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1、煤矿现代化2011-r第5期总第104期大直径钻孑L卸压防突技术的研究及应用王建忠，阮欣，谭学涛(河南中平能化集团，河南平顶山467000)摘要中平能化集团四矿对高突矿区煤层巷道掘进过程中的消突技术进行了研究，对于高瓦斯高应力条件下煤层巷道掘进工作面防突技术，提出相应的治理技术措施，采用大直径钻孔卸压防突技术实施，达到煤层巷道掘进工作面快速掘进的目的。关键词大直径钻孔；卸压防突技术；研究应用中图分类号：TD322~．5文献标志码：A文章编号：1009—0797(2011)05—0021—02瓦斯突出灾害预防与治理一直是国内外煤矿斯突出危险性，采用大直径钻孔卸压，通过向高瓦安全科技工作的

2、重点，我国煤层的地质条件复杂、斯应力区域打若干个大直径钻孔，使得煤体深部瓦煤矿瓦斯突出灾害严重。针对这一突出问题中平能斯在瓦斯压力的作用下沿孔道排出，不但减少了瓦化集团十二矿，对高瓦斯高应力条件下煤层巷道掘斯量，而且也降低了煤层中的瓦斯压力。根据力学进工作面防突技术，提出相应的治理技术措施，通的传递性能，由于煤层内瓦斯压力的降低，作用于过对高突矿区煤层巷道掘进过程中的防突技术进煤层上表面的地应力会减小，这样瓦斯压力和地应行了研究，采用大直径钻孔卸压防突技术实施，取力都会得到释放，大大降低了瓦斯突出危险性。得了良好的效果，实现了高瓦斯、高应力煤层中巷3大直径钻孑L卸压技术方案道快速掘进的

3、目的。在高位瓦斯抽排巷中顺己14煤层施工大直径l工作面概况钻孑L，沿煤层倾角13。。钻孔深度覆盖至风机巷上己15—31010采面位于己七三水平采区东翼，是部，钻孔空间类似于在风机巷上部开采了保护层，三水平的首采面，设计走向1126m，可采走向长使得风机巷区域的煤体得到卸压，从而对防止瓦斯970m，斜采长220m，煤厚3．35～3．95m，平均3．50m，突出起到作用。钻孔施工剖面图如图2所示。煤层煤层容重1．31fm3，煤层倾角l3。～17o，平均卸压导致煤层物理性质(裂隙性、渗透性能等)和瓦13。。煤层埋藏较深，地应力较高，瓦斯压力大、含斯诸参数(瓦斯压力、流量、煤层温度等)发生显著

4、量高，采面标高在一720—一770m。瓦斯压力2．85MP，变化，若这时配合抽放瓦斯，就可以消除风、机煤层瓦斯含量22．5m3／t，突出危险性较大。放炮掘进，风、突出危险性。大直径钻孔可取得释放岩层压力和瓦机巷断面12．6mz，采用锚网梁+锚索支护，综机回斯压力的双重效果。但大直径孔煤排出时有可能诱采。机巷设计长度1041m，标高一770m，风巷设计发突出，因此最优钻孔直径要考虑现场条件。结合长度1065m，标高一720m。根据该矿瓦斯综合治理需十二矿的实际情况，本方案设计采用直径为200ram要，机风巷施工前，先施工机风巷的高位瓦斯抽排的卸压钻孔。巷，均沿已14煤层施工，巷道断面均为

5、3．0×2．43．1钻孔参数(宽×高)。机巷高位瓦斯抽排巷与机巷平距40m，位在高位瓦斯抽排巷中顺己14煤层施工大直径于机巷下面，设计长度1034m；风巷高位瓦斯抽排巷钻孔，沿煤层倾角13。。钻孔深度覆盖至风机巷上距风巷平距30m，位于风巷下面，设计长度部，钻孔空间类似于在风机巷上部开采了保护层，1】】8．7m使得风机巷区域的煤体得到卸压，从而对防止瓦斯突出起到作用。钻孔施工剖面图如图1所示。2大直径钻子L卸压防突原理钻孔参数如下：瓦斯突出主要是由瓦斯内聚力和地应力的双(1)钻孔直径为200mm。重作用发生的，受煤体临界保护层面力的限制，当(2)钻孔间距如图2所示。瓦斯压力和地应力共同

6、作用于临界层面上的力大(3)机巷上部钻孔深度为60m，风巷上部钻孔于临界保护力时，就会诱发瓦斯突出事故。如果预深度为50m。先使瓦斯压力或地应力提前得到释放，就会降低瓦对于每一个钻孑L而言，在其钻孔直径一定的情·21·煤矿现代化2011年第5期总第104期况下有效卸压范围是有限的。因此，合理选择钻孔3．3．1机巷瓦斯巷半径及钻孔间间距是非常重要的。(1)机巷瓦斯巷距离机巷设计水平投影距离40m，根据岩层平均角度3。计算。(2)设计要求卸压槽控制机巷轮廓线4m外，可以按照卸压角56。60。计算，本次计算取平均值58。。(3)机巷瓦斯巷与己5煤层的层间距12m～16m，以平均15m计算。(

7、4)结合公式(2)和卸压角58。计算结果得孔深约54m，考虑到钻孔终孔卸压槽的效果，建议孔深按60m设计。3．3．2风巷瓦斯巷图1大直径钻孔剖面图(1)风巷瓦斯巷距离风巷水平投影距离30m，岩层平均倾角13。计算。(2)设计要求卸压槽控制机巷轮廓线4m外，可以按照卸压角56。～6O。计算，本次计算取平均值58。。(3)机巷瓦斯巷与己15煤层的层间距12m～16m，以平均151TI计算。岩层(4)结合公式(2)和卸压角58。计算结果得孔深约45m