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摘要:受国内煤炭形势下滑影响,因二2煤比较薄,储量较小,且开采成本较高,当时煤矿尚未建洗煤厂,煤炭质量不能得到保证,二2-11031工作面于2014年2月停止采掘作业。二2-11031工作面为孟津煤矿首个保护层工作面,工作面切眼长度141m,倾斜长910m,可采长度为823m,工作面顺槽为梯形断面,净断面11.7m2,采用炮掘工艺掘进,锚网索+梯形棚支护。工作面煤层厚度稳定,厚度0.8~2.2m,平均厚度1.4m,原始瓦斯含量在3.85~10.16m3/t,原始瓦斯压力0.3~0.5MPa,煤的坚固性系数f值在0.58~0.7。
关键词:煤炭;开采;探讨
一、二2-11031工作面瓦斯治理情况及现状
(1)二2-11031掘进工作面瓦斯治理情况及现状
二2-11031工作面顺槽外段(轨道0~535m,胶带0~670m)采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,掘进期间采用“连续区域验证+浅孔抽采”措施。即掘进期间每50m为一个区域循环在工作面正头施工巷帮对称挂耳钻场,采用ZYW—4000型液压钻机在挂耳钻场内施工顺层条带钻孔,以实现在巷道掘进期间对煤层瓦斯连续抽采。钻孔个数29个,呈三花眼布置,Φ94mm,孔深75m,钻孔孔底间距2.5m,控制巷道前方70m,巷道轮廓线外15m。每循环钻孔施工工期为5~6天,预抽瓦斯时间为7~10天,两个工作面交替施工作业,每月单面进尺50m, 钻孔施工容易,没有顶钻、喷孔、夹钻等现象,吨煤钻孔量为0.49m/t,单孔平均排粉量为139.4Kg/m,预抽条带排粉量占条带煤层储量的6.9%,超过了保护层煤体膨胀变形率经验临界值3‰。现轨道顺槽已掘进535m,胶带顺槽已掘进670m。
(2)二2-11031回采工作面瓦斯治理情况及现状
二2-11031工作面采用顺层钻孔预抽回采区域防突措施,顺槽掘进期间滞后巷道正头50~100m,采用ZYW—4000型液压钻机施工顺层钻孔,对工作面回采区域进行抽采,钻孔垂直于巷帮布置,每2m一个,Φ94mm,孔深75m,两巷钻孔交叉不小于10m。工作面共设计顺层钻孔844个63300m,截止工作面停止作业前,共施工顺层钻孔423个31725m。
二、二2-11031工作面剩余瓦斯治理工程
(1)二2-11031工作面启封后,自工作面停采线外20m开始再施工一轮预抽回采区域顺层钻孔,对工作面回采区域进行抽采,钻孔垂直于巷帮布置,每2m一个,Φ94mm,孔深75m,两巷钻孔交叉不小于10m。工作面共设计顺层钻孔844个63300m。
(2)工作面掘进期间采用“前探钻孔+连续区域验证+浅孔抽采”的措施确保安全掘进,即工作面顺槽掘进期间在巷道迎头沿掘进方向施工3个孔深不小于60m的钻孔,进行超前钻探验证,钻孔控制煤巷两侧不小于15m,并留设20m钻探超前距。经钻探验证无异常时,掘进期间每6m一循环采用钻屑指标指标法进行连续区域验证,经验证合格后施工浅孔抽采钻孔进一步加强瓦斯治理,并在安全防护的掩护下进行安全掘进。
三、施工组织安排
(1)巷道工程施工安排
2020年12月份,启封二2-11031轨道顺槽和胶带顺槽,12月底完成巷道的修护和运输系统的恢复工作,2021年1月1日恢复掘进,正规循环按6班一个循环组织,一个循环进尺6m(包含4班3炮,每炮2m,2班打措施孔及校检孔),月单进90m。2021年4月底完成二2煤-11031胶带道顺槽和切眼的掘进,2021年5月6日完成二2煤-11031轨道顺槽掘进,巷道贯通。2021年5月7日-5月31日完成工作面安装,6月份开始试生产,日割煤6刀,进尺3.6m,月推进度90m,月单产2.5万吨。
(2)防突工程施工安排
二2-11031工作面启封后,2021年1月份在工作面兩顺槽各布置1台扭矩4000N·m以上的小型定向钻机,自工作面停采线外20m位置开始施工顺层钻孔,计划于2021年5月份施工完毕。
4、煤矿发展的必要性
煤矿目前采掘接替紧张,矿井亏损严重,矿井急需达产扭亏。以往采用底抽巷穿层钻孔抽放模式治理瓦斯工期长,同时治理效果不好,造成工作面推进及煤巷掘进受到严重影响,而采用保护层开采模式,瓦斯治理工期短,且能够有效降低工作掘进及回采期间的瓦斯含量,有利于二1煤煤巷的单进水平和工作面的单产水平,实现矿井扭亏增盈。
煤矿开采的二1煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大,严重制约着矿井的安全生产,影响着矿井的生产接替。因此,采取开采保护层方案,加快保护层开采进度,对孟津煤矿整个矿井的采掘接替,以及矿井的长期规划和发展,是十分必要和重要的。
煤矿主要采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施,煤巷掘进主要采取底板巷水力冲孔卸压增透预抽煤层瓦斯消突技术,该方案从实际效果来看,存在着如下问题:
(1)岩巷开掘工程量大、准备时间长、穿层钻孔布置多,瓦斯治理周期长,工程量大、费用高,严重制约矿井生产能力,易造成矿井采掘接替紧张的问题。根据外出考察的矿井开采保护层治理瓦斯的情况看,其治理周期短,效果明显,都能够达到治理瓦斯预期的目的,并且能够快速掘进,解决突出矿井的生产接替问题;
(2)二1煤层煤质松软,打钻过程中喷孔、夹钻、卡钻等动力现象频繁,易造成底板巷瓦斯超限。
在以上背景条件下,煤矿拟先开采二2煤层,作为二1煤层的保护层,具有以下优势:
(1)煤矿二2煤顶底板均为砂质泥岩,岩石硬度低,不会影响工作面的正常推进。
(2)二2煤与二1煤间距为12~17m,结合两层煤的煤层条件,保护层的开采将具有较好的卸压增透和消突效果。
(3)煤矿11采区首个保护层工作面二2-11031工作面剩余工程量较少,截至目前,二2煤井巷工程量剩余751m(两顺槽剩余610m,切眼剩余141m),剩余防突钻孔数量423个,剩余工程量31725m。因此,能够快速形成工作面。
(4)平煤十二矿保护层工作面综采设备的使用是经过现场实验检验过的,因此,孟津煤矿可参考此套装备进行二2煤的回采。
(5)开采二2煤保护层工作面,对二1煤工作面进行解放,能够对二1煤层起到很好的卸压保护作用,预计被保护层二1煤层瓦斯排放率可达到65~70%,从而降低被保护层的瓦斯含量和瓦斯压力,减小或者消除被保护层的突出危险,可大幅度减少二1煤预抽瓦斯穿层钻孔工作量。
总结:煤矿现采用底抽巷穿层钻孔与本煤层顺层钻孔相结合的瓦斯治理线路线,瓦斯治理周期长,效果不明显,影响正常采掘接替,生产受到很大制约。为改变目前生产局面,针对矿井瓦斯压力大、瓦斯含量高、地质条件复杂等实际情况,考虑对区域瓦斯治理路线进行调整,实施开采保护层技术路线。
参考文献
[1]裴新宇.煤矿智能化开采模式与技术路径研究[J].西部探矿工程,2020,33(11):139-140.
[2]温成亮.关于煤矿工程采矿技术与施工安全管理的研究[J].当代化工研究,2021(20):16-17.
作者简介:姓名:杜剑 出生年月:(1984.06.) 性别:男 民族:汉族 籍贯:(河南省洛阳市) 职称:工程师 学历:本科 学位:无 主要研究方向:从事煤矿安全生产调度工作
关键词:煤炭;开采;探讨
一、二2-11031工作面瓦斯治理情况及现状
(1)二2-11031掘进工作面瓦斯治理情况及现状
二2-11031工作面顺槽外段(轨道0~535m,胶带0~670m)采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,掘进期间采用“连续区域验证+浅孔抽采”措施。即掘进期间每50m为一个区域循环在工作面正头施工巷帮对称挂耳钻场,采用ZYW—4000型液压钻机在挂耳钻场内施工顺层条带钻孔,以实现在巷道掘进期间对煤层瓦斯连续抽采。钻孔个数29个,呈三花眼布置,Φ94mm,孔深75m,钻孔孔底间距2.5m,控制巷道前方70m,巷道轮廓线外15m。每循环钻孔施工工期为5~6天,预抽瓦斯时间为7~10天,两个工作面交替施工作业,每月单面进尺50m, 钻孔施工容易,没有顶钻、喷孔、夹钻等现象,吨煤钻孔量为0.49m/t,单孔平均排粉量为139.4Kg/m,预抽条带排粉量占条带煤层储量的6.9%,超过了保护层煤体膨胀变形率经验临界值3‰。现轨道顺槽已掘进535m,胶带顺槽已掘进670m。
(2)二2-11031回采工作面瓦斯治理情况及现状
二2-11031工作面采用顺层钻孔预抽回采区域防突措施,顺槽掘进期间滞后巷道正头50~100m,采用ZYW—4000型液压钻机施工顺层钻孔,对工作面回采区域进行抽采,钻孔垂直于巷帮布置,每2m一个,Φ94mm,孔深75m,两巷钻孔交叉不小于10m。工作面共设计顺层钻孔844个63300m,截止工作面停止作业前,共施工顺层钻孔423个31725m。
二、二2-11031工作面剩余瓦斯治理工程
(1)二2-11031工作面启封后,自工作面停采线外20m开始再施工一轮预抽回采区域顺层钻孔,对工作面回采区域进行抽采,钻孔垂直于巷帮布置,每2m一个,Φ94mm,孔深75m,两巷钻孔交叉不小于10m。工作面共设计顺层钻孔844个63300m。
(2)工作面掘进期间采用“前探钻孔+连续区域验证+浅孔抽采”的措施确保安全掘进,即工作面顺槽掘进期间在巷道迎头沿掘进方向施工3个孔深不小于60m的钻孔,进行超前钻探验证,钻孔控制煤巷两侧不小于15m,并留设20m钻探超前距。经钻探验证无异常时,掘进期间每6m一循环采用钻屑指标指标法进行连续区域验证,经验证合格后施工浅孔抽采钻孔进一步加强瓦斯治理,并在安全防护的掩护下进行安全掘进。
三、施工组织安排
(1)巷道工程施工安排
2020年12月份,启封二2-11031轨道顺槽和胶带顺槽,12月底完成巷道的修护和运输系统的恢复工作,2021年1月1日恢复掘进,正规循环按6班一个循环组织,一个循环进尺6m(包含4班3炮,每炮2m,2班打措施孔及校检孔),月单进90m。2021年4月底完成二2煤-11031胶带道顺槽和切眼的掘进,2021年5月6日完成二2煤-11031轨道顺槽掘进,巷道贯通。2021年5月7日-5月31日完成工作面安装,6月份开始试生产,日割煤6刀,进尺3.6m,月推进度90m,月单产2.5万吨。
(2)防突工程施工安排
二2-11031工作面启封后,2021年1月份在工作面兩顺槽各布置1台扭矩4000N·m以上的小型定向钻机,自工作面停采线外20m位置开始施工顺层钻孔,计划于2021年5月份施工完毕。
4、煤矿发展的必要性
煤矿目前采掘接替紧张,矿井亏损严重,矿井急需达产扭亏。以往采用底抽巷穿层钻孔抽放模式治理瓦斯工期长,同时治理效果不好,造成工作面推进及煤巷掘进受到严重影响,而采用保护层开采模式,瓦斯治理工期短,且能够有效降低工作掘进及回采期间的瓦斯含量,有利于二1煤煤巷的单进水平和工作面的单产水平,实现矿井扭亏增盈。
煤矿开采的二1煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大,严重制约着矿井的安全生产,影响着矿井的生产接替。因此,采取开采保护层方案,加快保护层开采进度,对孟津煤矿整个矿井的采掘接替,以及矿井的长期规划和发展,是十分必要和重要的。
煤矿主要采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施,煤巷掘进主要采取底板巷水力冲孔卸压增透预抽煤层瓦斯消突技术,该方案从实际效果来看,存在着如下问题:
(1)岩巷开掘工程量大、准备时间长、穿层钻孔布置多,瓦斯治理周期长,工程量大、费用高,严重制约矿井生产能力,易造成矿井采掘接替紧张的问题。根据外出考察的矿井开采保护层治理瓦斯的情况看,其治理周期短,效果明显,都能够达到治理瓦斯预期的目的,并且能够快速掘进,解决突出矿井的生产接替问题;
(2)二1煤层煤质松软,打钻过程中喷孔、夹钻、卡钻等动力现象频繁,易造成底板巷瓦斯超限。
在以上背景条件下,煤矿拟先开采二2煤层,作为二1煤层的保护层,具有以下优势:
(1)煤矿二2煤顶底板均为砂质泥岩,岩石硬度低,不会影响工作面的正常推进。
(2)二2煤与二1煤间距为12~17m,结合两层煤的煤层条件,保护层的开采将具有较好的卸压增透和消突效果。
(3)煤矿11采区首个保护层工作面二2-11031工作面剩余工程量较少,截至目前,二2煤井巷工程量剩余751m(两顺槽剩余610m,切眼剩余141m),剩余防突钻孔数量423个,剩余工程量31725m。因此,能够快速形成工作面。
(4)平煤十二矿保护层工作面综采设备的使用是经过现场实验检验过的,因此,孟津煤矿可参考此套装备进行二2煤的回采。
(5)开采二2煤保护层工作面,对二1煤工作面进行解放,能够对二1煤层起到很好的卸压保护作用,预计被保护层二1煤层瓦斯排放率可达到65~70%,从而降低被保护层的瓦斯含量和瓦斯压力,减小或者消除被保护层的突出危险,可大幅度减少二1煤预抽瓦斯穿层钻孔工作量。
总结:煤矿现采用底抽巷穿层钻孔与本煤层顺层钻孔相结合的瓦斯治理线路线,瓦斯治理周期长,效果不明显,影响正常采掘接替,生产受到很大制约。为改变目前生产局面,针对矿井瓦斯压力大、瓦斯含量高、地质条件复杂等实际情况,考虑对区域瓦斯治理路线进行调整,实施开采保护层技术路线。
参考文献
[1]裴新宇.煤矿智能化开采模式与技术路径研究[J].西部探矿工程,2020,33(11):139-140.
[2]温成亮.关于煤矿工程采矿技术与施工安全管理的研究[J].当代化工研究,2021(20):16-17.
作者简介:姓名:杜剑 出生年月:(1984.06.) 性别:男 民族:汉族 籍贯:(河南省洛阳市) 职称:工程师 学历:本科 学位:无 主要研究方向:从事煤矿安全生产调度工作