双环圈密集布孔法卸压揭煤过煤门防突技术
双环圈密集布孔法卸压揭煤过煤门防突技术
魏建华,罗继福
(天府矿务局,重庆合川)
摘要:介绍了三汇三矿2'&&(水平倾斜薄煤层31,3!推广应用急倾斜煤层双环圈密集布孔
法揭煤过煤门防突技术,以及该防突技术与原采用的多排钻孔卸压揭煤过煤门防突技术的对比试验
情况.关键词:双环圈;钻孔;防突
中图分类号:45$'1文献标识码:6
1.引言
天府矿务局三汇三矿31,3!煤层属于高瓦斯突出薄煤层,随着开采深度不断加大,原始煤层瓦斯压力逐步提高(2'&&86613'为%9:;,2'&&31煤层
2'&&(水平南1石门钻孔数量达%&个,其中补孔%个,钻孔总长度达7%&(;(#)揭石门过煤层时间长,生产接续工作跟不上>排放瓦斯时间平均长达
'&" =;(1)石门边沿处瓦斯压力梯度大;(!)石门区煤,岩强度受损,抗突出能力降低;(0)揭石门炸药爆轰波产生的冲击载荷易于往外部传播,破坏门区周
围煤岩体强度,使石门完整性差,支护困难,回填工作量大,且不利于抑制瓦斯突出;(%)经济性差."双环圈密集布孔技术的应用
"#!$%,$&煤层情况简介
三汇三矿31,3!煤层倾斜角度1#@17A,平均1!A,为倾斜煤层;煤层垂直厚度31平均为&,0(,3!为&,7(,瓦斯压力和透气性系数未作过测定,
31为焦贫,瘦煤,顶板为黑灰色泥岩,底板为黑色砂质泥岩>含硅质结核和黄铁矿结核=;3!为贫,瘦煤,顶板为深灰色泥岩>含黄铁矿结核=,底板为黑色砂
质泥岩>含硅质结核和黄铁矿结核=."
#"采用多排钻孔卸压揭煤简介
三汇三矿2'&&(水平31,3!薄煤层采用多排钻孔卸压揭石门$个,采用BC/'0&型全液压钻机施工,孔径$0@"&((,其中2'&&(北五石门31,
2'&&(北!石门31按钻孔排放半径',0(设计和施工,其余0个石门按钻孔排放半径',&(设计和施工,石门揭煤断面为下宽1,#(,上宽#,#(高
#,!(的梯形,各石门多排钻孔施工,排放,布孔,揭煤情况详见表'.
表'2'&&(水平31,3!钻孔施工,排放,揭煤情况
从表'中不难看出,2'&&(水平31,3!煤层多排卸压施工钻孔最少!%个,最多%#个,平均多达0!,$个;钻孔自然排放瓦斯时间最短%! ,最长'0" ,平均
长达'&" ;效检!'值最低为&,1!()*+,(-.,最高为',$#()*+,(-.,除2'&&(沿石门外沿=按钻孔排放半径',&(布孔%个,编号为#"@1#;(#)外环圈按
按',0(排放半径按',0(排放半径施工钻孔数量>个=序号地点
'
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<66#31
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866031
86603!
866!31
866!3!
=
排放瓦
斯时间
> =
备注
煤厚(()
效检!2值
(32451 367)
序号
钻孔施
工时间
(8*
排放瓦
斯时间
(8*
地点
施工钻孔数量(个*煤厚(3)钻孔排放半径'1&3,控制石门外沿上部)3,两帮各)3,下部+3,布孔#&个,编号为'9#&;(+)在内环圈
与外环圈之间布置辅助圈,均匀布孔)个;双环圈共设计钻孔+'个,钻孔进尺!"%3.采用:;为&1+$3245 367,低于《防突实施细则》参考指标,报矿务局批准后于'"""
年''月'+日采用震动性放炮安全揭穿该石门.该石门揭穿/!后成形较好,除进行架料支护外,未进行绞架和回填.
#1+1#其余石门双环圈钻孔卸压揭煤情况三汇三矿 '&&3水平/+,/!薄煤层采用双环圈钻孔卸压揭石门''个,采用:;<')&型全液压
钻机施工,孔径!$)9,&33,各石门双环圈钻孔施工,排放,
揭煤情况详见表#.
表# '&&3水平/+,/!双环圈钻孔施工,排放,揭煤情况从表#中可以看出, '&&3水平/+,/!薄煤层双环圈钻孔卸压施工钻孔最少++个,最多!+
个,平均为+%1$个;钻孔自然排放瓦斯时间最短!!8,最长'&,8,平均为%#1"8;效检!2值最低为&1'!32451367,最高为&1!%32451367,全部
低于《防突实施细则》中要求的参考值;''个石门均安全揭煤,未发生突出,且石门揭煤后断面成形好,除进行正常架料支护外,均不再进行绞架和
回填.
!技术经济效果分析
!"#技术效果分析
(')三汇三矿 '&&3水平/+,/!倾斜薄煤层实行双环圈密集布孔方案揭石门''个,实践表明@外环圈附近煤岩体瓦斯充分卸压,形成强低压圈,低
压圈两侧瓦斯向低压圈流动,外围的高压瓦斯传递不到外环圈的内部,外环圈起到屏蔽瓦斯高压(相当于环形卸压槽*的效果.
(#)内环圈在石门外缘内形成较宽的低瓦斯压力,低压力梯度强卸压圈,保证石门外较宽区域低瓦斯压力;同时内环圈是一个强度低,刚性弱的疏煤体
圈.这样,揭石门时炸药爆轰波传播到内环圈时将因内环圈处煤体破坏吸收很大部分能量,从而有效阻止炸药的爆轰波向门区外围传播,保护石门外围
煤岩体强度,有效地削弱煤与瓦斯突出诱发因素.
(+)三汇三矿实施双环圈密集布孔方案在'&&3水平揭/+,/!薄煤层石门''个,与该水平多排钻孔布孔方案揭/+,/!煤层比较的!2值
大大降低(如图',图#所示*,排放时间大大缩短.从效检的钻屑瓦斯解吸指标!2值分析双环圈密集布孔法揭石门防突安全性提高.
(!)双环圈密集布孔方案在内外圈间瓦斯压力分布由内向外逐渐增大,呈锅底形,内环圈内中间压力高,石门边沿处压力低;多排钻孔方案在石门瓦斯
排放钻孔控制范围内瓦斯压力分布均匀,平缓(如图+所示*.所以双环圈密集布孔法可加快石门瓦斯排放控制范围内的瓦斯排放和卸压,可使石门瓦斯排
放孔控制范围内的瓦斯压力分布及压力梯度分布更趋合理.
图'排放时间与效检/2值关系图
图#双环圈,多排钻孔揭煤前效检钻孔布置图
图+双环圈布孔多排钻孔布孔压力分布示意图
(!)双环圈密集布孔方案钻孔数量比多排钻孔布孔方案平均减少*#/.0;钻孔总长度减少*#/.0,平均每个石门减少钻孔总长度#11(;瓦斯
排放时间平均缩短+"/$0,缩短+!2;石门成形规整,出渣量大大减少,石门揭煤支护后不需绞架和回
填,大大提高了经济效益.
!$%经济效果分析
采用双环圈密集布孔法与多排钻孔布孔法比较平均可提前!!2保证安全揭煤,其中钻孔施工平均提前""2,自然排放时间平均提前+!2-,平均每个石
门可节约直接费用约"$#*"元,三汇三矿3"&&(水平共揭石门""个,共创直接经济价值"1/.!万元.
"结论
(")双环圈密集布孔方案符合《防治煤与瓦斯突出细则》中规定的石门瓦斯排放孔控制大小要求,比多排钻孔布孔法卸压速度快,工程量小,揭煤全过
程时间短,有效地缓解了生产接续问题.
(#)双环圈密集布孔法较多排钻孔布孔法能阻隔揭煤时爆轰波向门区外围传播,有效地保护石门排放钻孔控制范围内煤岩体强度和提高抗煤与瓦斯
突出能力,有效地削弱了煤与瓦斯突出的诱发因素.(*)双环圈密集布孔法使石门瓦斯排放孔控制范围内的瓦斯压力及压力梯度分布较多排钻孔布孔
法更合理,能很好地屏蔽石门瓦斯排放孔控制范围外的瓦斯压力,能很好地保持揭煤后石门的完整性.
