突出煤层双巷快速掘进瓦斯综合治理技术研究

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1、突出煤层双巷快速掘进瓦斯综合治理技术研究单志，韩剑（山西晋城无烟煤矿业集团有限公司，山西晋城048006）摘　要：高家庄矿3#煤层属于煤与瓦斯突出煤层，在采取了区域抽放措施后的掘进过程中仍出现突出指标超限现象，严重影响了掘进效率；通过采用底抽巷抽采瓦斯与水力挤出相结合的综合治理瓦斯技术后，有效的消除了掘进工作面突出危险性，实现了突出煤层双巷快速掘进。关键词：突出；底抽巷；水力挤出；消突Studyoncomprehensivetechnologyofgascontrolforrapidexcavationt

2、odoublelaneinoutburstdangercoalseamSHANZhi,HANJian(JinChenganthracitecoalmininggroupco.ltd,JinCheng454000,China)Abstract:3#coalseaminGaojiazhuangMineisoutburatdangerousseam.ItSeriouslyaffectedminingefficiencybecauseofOutburatindexesexceedingaftertakingReg

3、ionalDrainagemeasures.Finally,iteliminatedtheoutburstdangerinworkingfacebycarryingoutthecomprehensivetechnologyofdrainaginggasinfloordrainagelaneandhydraulicfracturing,whichachievedrapidexcavationtodoublelaneinoutburstcoalseamKeywords:outburat;floordraina

4、gelane;hydraulicfracturing;eliminateoutburatdanger1概况高家庄煤矿位于沁水煤田中西部，3#煤为主采煤层，平均可采厚度为6.7米，直接底板多为泥岩或砂质泥岩。相对瓦斯涌出量为25.6m³/t，绝对瓦斯涌出量为65m³/min，煤层原始瓦斯含量为12.8m³/t，2010年鉴定为突出矿井。经测定3#煤层百米钻孔瓦斯流量0.0015～0.004m3／(min·hm)，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.13～0.37d-1，同时存在煤层松软抽采钻孔塌孔严重，地质构造复杂抽

5、采钻孔布置难度大等特点，在此条件下，采用常规治理瓦斯抽放措施很难解决双巷掘进过程中突出与瓦斯超限等问题。针对于此条件，该矿在5319采面进风顺槽双巷掘进过程中，积极进行探索实践了水力挤出与底抽巷穿层钻孔抽采瓦斯相结合的综合防突治理瓦斯技术，提高钻孔抽采瓦斯抽采浓度，延长了单个钻孔预抽时间，最终降低了双巷掘进过程中风排瓦斯浓度及工作面突出敏感指标K1值、S值，实现了双巷安全快速掘进。2综合治理技术实施2.1水力挤出试验研究表明，当向布置在工作面前方超过临界状态带深度的钻孔注水时，水对煤岩的强度性质、变形特征

6、和突出倾向性都有着重要的影响[1]。水对煤的强度的影响，已经被实验室煤体进行的不同浸水和不同浸泡时间的大量试验研究所证实。煤块浸水随煤体含水率增加，孔隙率和泊松比增大，但其强度和弹性模量而降低。注水后由于煤的结构发生改变，从封孔器末端到钻孔底这部分煤层逐渐被压坏，继而发生煤体的移动，变形特性明显“塑化”；煤体积聚弹性能的能力下降，以塑性变形方式消耗弹性能的能利增加；煤的冲击倾向大为减弱，甚至完全失去突出危险性。由于煤体的挤出，降低了煤层近工作面部分的承压能力，增加了临界状态带深度，并把应力集中带推向煤体深

7、处，相应地扩大了卸压带范围[2-3]，同时也就是人为扩大了钻孔的抽放范围。此外高压水松动煤体，产生大量的裂隙，增强了煤层透气性，瓦斯得到充分释放，提高了底抽巷穿层钻孔的抽放效率，使得在掘进工作时涌向采掘空间的瓦斯量减少。底抽巷穿层孔抽放掘进工作面周边的瓦斯，使得周围煤体瓦斯含量减少，煤的透气性和煤的强度得到提高，继而增大了煤体的透水性有助于增加注水量[4]，这两种方法相互影响，最终从源头上降低了瓦斯超限及煤与瓦斯突出发生的概率。（1）注水孔布置方式在5319双巷掘进工作面按“三花眼”布置5个直径为42mm

8、的钻孔，具体钻孔参数见表1，钻孔布置如图1所示。注水孔施工时注意避开底抽巷穿层孔，若串孔时及时封堵，在距离0.3m左右开孔适当调整钻进角度。表1高压水注水孔参数钻孔编号钻孔深度/m封孔深度/m与巷中线夹角/°距底板距离/m距巷中线距离/m1号60401.5-2号6042521.43号6042521.44号6042511.45号6042511.4图1注水孔布置参数（2）注水参数水力挤出对煤体和瓦斯的影响效果与注水时间、注水量、注