大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究_刘伟.pdf
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1、1292023 年第 5 期刘 伟:大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究刘 伟:大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究刘 伟(库车县榆树岭煤矿有限责任公司,新疆 阿克苏 843000)摘 要 针对新疆下侏罗统低解吸坚硬厚煤层大断面掘进巷道地质异常带瓦斯突出问题,采用工程实践与理论分析相结合的方法,研究提出了挂耳迈步钻场施工钻孔、大直径钻孔卸压增透预抽煤巷条带煤层瓦斯及注气驱替煤巷条带煤层瓦斯等技术,解决了地质异常带瓦斯综合治理的一系列问题,提高了瓦斯抽采效率,实现了掘进面瓦斯涌出量可控。关键词 掘进巷道;地质异常带;瓦斯治理;钻孔卸压中图分类号 T
2、D712 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.042Research on Gas Control Technology for Geological Anomalous Zones in Large Cross-section Excavation RoadwayLiu Wei(Kuqa County Yushuling Coal Mine Co.,Ltd.,Xinjiang Aksu 843000)Abstract:In response to the problem of gas outburst in the geological
3、anomaly zone of the large cross-section excavation roadway in the low desorption hard thick coal seam of the Lower Jurassic in Xinjiang,a combination of engineering practice and theoretical analysis was adopted to study and propose technologies such as hanging ear step drilling field construction dr
4、illing,large diameter drilling pressure relief and permeability pre extraction of coal seam gas in the coal roadway strip,and gas injection displacement of coal seam gas in the coal roadway strip,which solved a series of problems in the comprehensive management of gas in the geological anomaly zone,
5、improved gas extraction efficiency and achieved controllable gas emission from the excavation face.Key words:excavation roadway;geological anomalous zones;gas control;drilling pressure relief收稿日期 2022-10-07作者简介 刘伟(1995),男,甘肃通渭人,2018 年毕业于兰州资源环境职业技术学院,本科,现任库车县榆树岭煤矿有限责任公司助理工程师,研究方向:一通三防。刘 伟:大断面掘进巷道地质异常
6、带瓦斯治理技术研究刘 伟:大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究榆树岭煤矿是年产 120 万 t 的中型矿井,位于新疆阿克苏地区,煤与瓦斯突出矿井,水文地质复杂,煤层厚度大和变化明显、瓦斯含量高、吸附瓦斯含量大,瓦斯具有低解析、难抽采等特点,瓦斯治理难度较大。随着矿井向深部不断延深开采,瓦斯灾害威胁大增,已成为制约矿井安全、稳定发展的主要因素。1 工程概况榆树岭煤矿 2019 年瓦斯等级鉴定为突出矿井,矿井绝对瓦斯涌出量 140 m3/min,相对瓦斯涌出量36.5 m3/t。110503 运输顺槽掘进工作面因掘进期间绝对瓦斯涌出量较大,出现炸帮现象,并伴有煤炮声,随即停止掘进,采取预抽煤巷
7、条带煤层瓦斯区域防突措施。采取区域防突措施后进行防突措施效果检验时,经过抽采后煤层瓦斯含量出现不减反增的现象,测定煤层残余瓦斯含量最大为 7.3 m3/t,经分析条带区域煤层存在瓦斯迟滞运移现象。110503综放工作面设计走向长度为 1300 m,倾向长度 155 m,工作面北部为 11501 首采面,西部为矿井边界保护煤柱,东部为矿井主斜井保护煤柱,南部为待采区域。工作面南北两侧分别布置 11503 运输顺槽和回风顺槽,回风顺槽宽 高=4.5 m2.9 m,运输顺槽宽 高=5.0 m2.9 m。具体见图 1。通过对施钻钻孔测斜分析和巷道实际掘进揭露情况发现巷道处于一个向斜构造区域内。经过分析
8、该巷道约 400700 m 处位于一个地质异常带内,约530 m 处正处于向斜的底部,第一个条带循环累计抽采时间达到 73 d,大大影响了掘进施工进度。1302023 年第 5 期图 1 110503 工作面布置图2 地质异常带瓦斯综合治理研究2.1 瓦斯综合治理方案分析为能够保障 110503 运输顺槽安全掘进,防止矿井采掘失调,研究并实施大断面掘进巷道地质异常带瓦斯综合治理技术,解决 110503 运输顺槽掘进工作面在过地质异常带时的瓦斯治理难题。在 110503运输顺槽地质异常带内掘进期间,提出采用挂耳迈步钻场施工钻孔、大直径钻孔卸压增透预抽煤巷条带煤层瓦斯、注气驱替(置换)煤巷条带煤层
9、瓦斯、增大半封闭孔隙与气体流动裂隙之间的瓦斯浓度梯度等一系列措施。2.2 瓦斯综合治理关键技术研究2.2.1 挂耳迈步钻场技术通过采用挂耳迈步钻场施工钻孔,打破原有的在巷道正迎头施工钻孔的局限性,利用挂耳迈步钻场配合巷道正迎头同时施工钻孔。根据煤巷条带煤层瓦斯含量大小,选取合理的挂耳钻场规格尺寸,由原来的长4.2 m宽4.2 m到长4.2 m宽2.7 m,再到长 4.2 m 宽 1.5 m,减少钻场施工时间和施工工程量,缩小巷道空顶面积,巷道支护难度大大降低。挂耳迈步钻场采用前后 2 m 错距,避免巷道正中顶板压力集中出现顶板事故,确保安全生产。利用挂耳迈步钻场所施工的钻孔可以有效控制巷道两帮
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