松软特厚煤层区域穿层钻孔风动卸煤消突效果分析.pdf

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1、煤矿现代化2015年第3期总第126期松软特厚煤层区域穿层钻孔风动卸煤消突效果分析王远声。冉小勇(河南理工大学，河南焦作454003)摘要针对超化矿区域煤层厚度大，煤质松软，采用水力冲孔措施消突效果差的现状，通过分析采用风动卸煤措施与水力冲孔措施后钻孔卸煤量、瓦斯抽采浓度和抽采量的差异，结果表明：利用风动卸煤措施后单孔平均卸煤量和单位时间卸煤量为水力冲孔措施钻孔的2．55倍、3．63倍，钻孔施工班时仅为水力冲孔的O．7倍；瓦斯有效抽采时间增加12％，单孔瓦斯抽采量大幅度提升，有效的降低煤层瓦斯含

2、量达到了理想的卸煤增透消除煤层突出危险性的效果。关键词松软特厚煤层；穿层钻孔；风动卸煤；消突效果中图分类号：TD713．3文献标志码：B文章编号：1009—0797(2015)03—0112—03超化矿二煤层属典型的“三软”煤层，透气性极道两帮不小于20m范围内的煤层及地质构造，钻孔排差甚至被称为“不可抽采煤层”【l】。受井田东部滑动构间距为6m，终孔间距为6m，钻孔布置方式见图l。在造影响，该矿煤层变异系数达60．6％，在21轨道下煤层稳定区域选取一组钻孑L，施工顺序为1号、3号、5山处煤层急

3、剧增厚，均厚达25m，煤层瓦斯含量和压号、7号、9号、11号、13号，然后施工2号、4号、6号、8力明显增高，突出危险陛严重。尤其在21001运煤联号、10号、12号。巷在掘进期间，瓦斯大量涌出超限事故时常发生。针钻孔施工过程中采用高转速慢钻进风力排粉方对煤层渗透率小于0．1×10m的有低透气性、易式钻进。其中2号和5号钻孔采用水力冲孔措施，利流变性煤层多采用高压水力冲孔措施降低煤岩应用高压水射流冲刷煤孔壁面，钻孔周围的煤体被切力，达到卸压增透强化瓦斯抽采的效果[2-61。但由于该削、破碎并随着

4、钻杆钻孑L和水流携带达到卸煤增透区域煤层厚度大，煤质松软，采用常规的水利冲孔措的效果。其余11个钻孔采用风动卸煤措施，由于区施不能有效的卸除钻孔煤量，抽采效果较差，需采用域内煤层结构松软，多为IV、V类构造煤，在高速钻新的措施保障抽采效果且快速消除煤层突出危险。杆扰动下极易粉碎，破碎的煤粒被高压风流裹挟带出煤壁，最终在煤层内部掏出一定尺寸的孔洞，降低1工作面概况及抽采现状煤层应力提高煤层透气性。根据文献7郑煤集团矿21轨道下山位于超化矿井田东部，该区域NE井“一通三防”管理制度和技术规范的有关规

5、定，穿向构造与NW向构造叠加，滑动构造发育，受NW向层钻孔卸煤量不小于控制区域的l0‰，经计算21轨展布的关口正断层和NE向展布的崔庄正断层等滑道下山穿层钻孔卸煤量应不小于10t。动断层影响，煤厚在该区域局部增厚，煤层厚度20—30m，平均厚度25m，平均倾角l5。。煤层结构松软，坚固性系数／b(f<0．5)，据测定钻孔瓦斯流量衰减系数在0．01以下，属于低透气性煤层，钻孔瓦斯抽采困难。区域煤层原始瓦斯含量在7．92～13．86m3／t之间，在临近的21111工作面发生突出事故，突出煤量50t，

6、瓦斯1230m。。受煤层厚度及松软程度影响，采用水利冲孔措a．钻孔布置平面图施平均钻孔卸煤量仅为3．5t，远小于控制区域地质储量的10％。，钻孔瓦斯抽采浓度为25％～40％，且在封、＼＼、、I；j，，／孔后钻孑L内易积水，缩短钻孔的极限抽采时长，大大＼＼＼＼＼＼／／∥降低了钻孔的抽采效果。＼＼＼＼l

7、／Y旦魄⋯一⋯一2钻孔布置及施工工艺21001~I—＼塾!为保证21001运煤联巷在厚煤层区域安全掘进，b．钻孔布置剖面图在21轨道下山施工穿层钻孔控制21001运煤联巷巷图1钻孔布置平面图和剖面图

8、·1l2·煤矿现代化2015年第3期总第126期动卸煤措施的钻孔瓦斯抽采浓度整体表现为浓度3消突效果对比分析高，波动大且持续时间长。在抽采初期钻孑L周围煤体3．1卸煤量效果对比分析卸压，煤层透气性提升，瓦斯大量解吸呈游离态积聚2号、5号采用水力冲孔措施和其余l1个采用在卸煤形成的孔洞内，瓦斯抽采浓度处于高位。随着风动卸煤措施钻孔卸煤量及施工时间见表1。抽采的持续，卸煤孔洞内部游离态瓦斯减少，抽采浓表1水力冲孑L和风动泄煤钻孔卸煤量及钻孔施工时间度降低。孔洞壁面煤体在为围压和自身流变性作用1群2#

9、3#辅5#6#7#8#l0#l1#12#13#下不断剥落，周围煤体的应力状态重新分布呈现打泄煤量(t)73964．5812981115911破一平衡一再打破状态，在这个过程中煤体裂隙得施工班时3322423333231到扩展并向煤层深部转移，煤层瓦斯解析量也表现由表1对比分析可知采取出水力冲孔措施的2为突增突减，瓦斯抽采浓度波动起伏。钻孑L在第52d号和5号钻孔平均卸煤量仅为3．75t，远小于规定的以后才呈现衰减迹象，在65d后瓦斯抽采浓度仍高lOt标准。而采取风动卸煤措施的钻孑L平均卸煤量为于