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【摘要】本文介绍了区段煤柱由于地质条件极为复杂,并且其上部、下部、右部均已开采,形成孤岛,矿压显现极大,理论上为不可采的煤柱,通过采取合理的巷道布置和瓦斯、防火及矿压的综合治理,安全顺利回采。
【关键词】瓦斯治理;掘进率;矿压
三水平北二石门15层零段走向长295米,倾斜长83米,煤厚8米,可采储量27.4万吨,回采率为93.4%。该区为解决瓦斯问题布置前、后期尾巷及上隅角超前钻孔,利用地面抽放泵排放采空区内的瓦斯,通过利用-130总回施工钻孔向采空区灌浆、顶板尾巷内打钻注水等方式进行防火综合治理。通过SOS威震监测进行矿压观测及打钻高压注水卸压,超前进行区段孤岛煤柱卸压。
一、合理采巷布局降低岩巷掘进率
该面处在三水平北二石门岭西区15层和三水平北二石门15层右一段采空区之间,地质构造复杂,煤层赋存不稳定,若布置常规岩巷进行掘送,其风险较大,对采出量的预计并没有十足的把握,因为万吨岩巷掘进率的高低直接会影响其经济效益。为了解决万吨岩巷掘进率的问题,该面回风直接利用原15层右一段回风山上进行布局,这样上巷施工无需掘进岩巷,直接在原见煤点沿底板施工煤巷。下巷出货系统与就近的-180皮带搭接,这样大大缩短岩巷施工距离,该面仅施工岩巷245米,采出煤量25.6万吨,万吨掘进率为245米/25.6万吨=9.57米/万吨。通过上述合理的巷道布局,明显使万吨岩巷掘进率大幅度降低,从而缩短了工期,降低了劳动强度,使成本投入降到了最低,从而得到较大经济效益的回报,是值得推广的一项设计方案及理念。
二、瓦斯治理
根据通风区对该区域掘进及回采期间瓦斯的鉴定结果,该面瓦斯绝对量为0.9m3/min,相对量为3.87米3/吨,为高瓦斯区域。回采期间成功采取如下行之有效的措施,从而保障采面的正常施工。
1、顶板专用瓦斯排放巷
该区域回采走向较长,一次性掘送顶板尾巷困难较大,且会因压力问题导致其回风断面严重缩小。为此采面分两次掘进顶板尾巷,既初期瓦斯尾巷和后期瓦斯尾巷。尾巷采取锚索支护,并采取在其一侧打小型木垛增加支护强度的办法,解决因压力带来的回风断面问题。回采期间场子加强尾巷硬帮处的强度,以防止尾巷在工作面前方超前片帮抽漏,造成与工作面的短路问题,起不到抽排采空区瓦斯的作用。同时加强对尾巷处软帮侧的放煤力度,确保尾巷与采空区全面相透,以最大化的断面进行瓦斯排放。
2、利用上隅角超前钻孔抽排瓦斯
由于该面瓦斯绝对量为0.9m3/min,相对量为3.87m3/T,定为高瓦斯区域,因此对瓦斯的抽排工作显得尤为重要,特别是瓦斯容易聚集的上隅角,更是抽排工作的重中之重。首先,在回风道每隔25米,向切眼方向的顶板打一组超前钻孔,一组为三个钻孔,钻距20米,角度为23度左右,呈扇形布置,钻孔终端与回风道抽放管路相连接,24小时对上隅角及回风道的顶板瓦斯进行抽排。其次,在利用超前钻孔的同时,向煤体顶板打钻,钻距10米,角度50-55度,随时观察孔内瓦斯浓度,并向煤体注入阻化剂,既能软化煤体,又可以防止煤体氧化后高温自燃、降低瓦斯浓度。回风道超前钻孔共9组,已抽采瓦斯总量为:127万立方米。
三、防灭火
1、利用-130总回施工钻孔向采空区灌浆
由于该面走向较长,原始切眼部分由于掘送时间及煤体暴漏面积等问题,是采空区残存煤体发火的重点隐患部位,为此经矿研究决定,采区在-130总回内布置灌浆孔的办法向切眼附近灌浆。为保证灌浆期间采面能顺利回采,灌浆在每天的大班的检修时间进行,即每天早7时-11时。灌浆前提前在机道设两台潜水泵以备抽水,并保障疏排系统通畅,设人观察软帮出水情况,一旦出水立即停止灌浆。灌浆孔个数3个,总计灌浆量为6800立方米。
2、利用顶板瓦斯尾巷进行防灭火
由于顶板瓦斯尾巷位于煤体的顶部,可以通过向其内部打钻注水的方法进行防灭火,这样可以实现自上而下的淋水方案,使煤体受湿面积更大化,同时尾巷内足够大注水量可以使其下部低处部分煤体得到渗透、淋湿,从而得到明显的防灭火效果。
在尾巷端头处往外每隔10米施工三个钻孔,三个钻孔为一组,其方位相同,角度不同,其终端分别布置在尾巷侧帮的高、中、低处。通过80泵向其内部注卤水,采取由里向外循环往复的注水方式,每次联孔不得超过三个,每孔注水时间不得小于2小时,终止注水以工作面硬帮煤壁及巷道帮壁出水为止。
3、上、下两巷采用爬道钻向顶煤处施工钻孔的方法进行注水。采取每隔5米一组2个钻孔进行布置。
4、加强软帮煤量的回收,提高回采率,降低采空区浮煤的残存量。
5、加强在软帮喷洒阻化剂。
四、解决矿压问题
由于该面属孤岛开采,矿压显现十分明显,导致两巷断面缩变严重,场子片帮抽漏现象频发,为确保该采面正常回采,回采期间,采取如下针对性措施以解决矿压问题所带来的不利影响。
1、利用SOS微震测压仪观测矿压。
矿测压队分别在-130总排、三水平北二十门零段回风道和运输机道内设置设置观测点,利用SOS微震测压仪24小时进行观测。
2、根据矿压观测仪观测数据分析及实施开采过程中对矿压周期步距的观测,两巷超前50—80m为压力积聚区域,因此上下巷超前维护的距离由原来的30m延长至100m,将被动受压改为主动支承压,有效地解决了矿压对两巷断面的影响。
3、高压水深钻孔卸压,为解决卸压问题,在上、下两巷分别在两帮每隔10m向煤体内施工钻孔,孔深8m,50mm,利用封孔器封孔。利用80泵进行注高压水,进行媒体软化卸压,同时降低了粉尘的浓度,保证工作面安全顺利回采。
该面已成功回采完毕,共计回收原煤25.6万吨,在有效控制万吨岩巷掘进率的同时,大幅度减少成本投入,得到最大化经济效益。其间接创造的社会利益也明显得到体现。这样成功开采的理念与方案应更好的得到推广与普及。回采期间总结出的点滴成功经验应不断地在今后的工作中得到最大化发挥。在此基础上,仍要不断的总结成功经验、不断创新、不断用创新理念成功解决实际工作中的诸多亟待解决的问题,给矿、公司创造更大的经济效益和社会效益。
本文对于地质条件复杂、煤体瓦斯含量较大地点及孤岛开采区段, 通过合理的巷道布置,及对瓦斯、矿压、防火的综合治理,提供了成功的先例,无论是在安全生产上还是在经济效益上都有了很大的提高,实现了综采工作面安全、高效的生产要求,能够在综采工作面推广使用。
参考文献
[1]徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社,2000
【关键词】瓦斯治理;掘进率;矿压
三水平北二石门15层零段走向长295米,倾斜长83米,煤厚8米,可采储量27.4万吨,回采率为93.4%。该区为解决瓦斯问题布置前、后期尾巷及上隅角超前钻孔,利用地面抽放泵排放采空区内的瓦斯,通过利用-130总回施工钻孔向采空区灌浆、顶板尾巷内打钻注水等方式进行防火综合治理。通过SOS威震监测进行矿压观测及打钻高压注水卸压,超前进行区段孤岛煤柱卸压。
一、合理采巷布局降低岩巷掘进率
该面处在三水平北二石门岭西区15层和三水平北二石门15层右一段采空区之间,地质构造复杂,煤层赋存不稳定,若布置常规岩巷进行掘送,其风险较大,对采出量的预计并没有十足的把握,因为万吨岩巷掘进率的高低直接会影响其经济效益。为了解决万吨岩巷掘进率的问题,该面回风直接利用原15层右一段回风山上进行布局,这样上巷施工无需掘进岩巷,直接在原见煤点沿底板施工煤巷。下巷出货系统与就近的-180皮带搭接,这样大大缩短岩巷施工距离,该面仅施工岩巷245米,采出煤量25.6万吨,万吨掘进率为245米/25.6万吨=9.57米/万吨。通过上述合理的巷道布局,明显使万吨岩巷掘进率大幅度降低,从而缩短了工期,降低了劳动强度,使成本投入降到了最低,从而得到较大经济效益的回报,是值得推广的一项设计方案及理念。
二、瓦斯治理
根据通风区对该区域掘进及回采期间瓦斯的鉴定结果,该面瓦斯绝对量为0.9m3/min,相对量为3.87米3/吨,为高瓦斯区域。回采期间成功采取如下行之有效的措施,从而保障采面的正常施工。
1、顶板专用瓦斯排放巷
该区域回采走向较长,一次性掘送顶板尾巷困难较大,且会因压力问题导致其回风断面严重缩小。为此采面分两次掘进顶板尾巷,既初期瓦斯尾巷和后期瓦斯尾巷。尾巷采取锚索支护,并采取在其一侧打小型木垛增加支护强度的办法,解决因压力带来的回风断面问题。回采期间场子加强尾巷硬帮处的强度,以防止尾巷在工作面前方超前片帮抽漏,造成与工作面的短路问题,起不到抽排采空区瓦斯的作用。同时加强对尾巷处软帮侧的放煤力度,确保尾巷与采空区全面相透,以最大化的断面进行瓦斯排放。
2、利用上隅角超前钻孔抽排瓦斯
由于该面瓦斯绝对量为0.9m3/min,相对量为3.87m3/T,定为高瓦斯区域,因此对瓦斯的抽排工作显得尤为重要,特别是瓦斯容易聚集的上隅角,更是抽排工作的重中之重。首先,在回风道每隔25米,向切眼方向的顶板打一组超前钻孔,一组为三个钻孔,钻距20米,角度为23度左右,呈扇形布置,钻孔终端与回风道抽放管路相连接,24小时对上隅角及回风道的顶板瓦斯进行抽排。其次,在利用超前钻孔的同时,向煤体顶板打钻,钻距10米,角度50-55度,随时观察孔内瓦斯浓度,并向煤体注入阻化剂,既能软化煤体,又可以防止煤体氧化后高温自燃、降低瓦斯浓度。回风道超前钻孔共9组,已抽采瓦斯总量为:127万立方米。
三、防灭火
1、利用-130总回施工钻孔向采空区灌浆
由于该面走向较长,原始切眼部分由于掘送时间及煤体暴漏面积等问题,是采空区残存煤体发火的重点隐患部位,为此经矿研究决定,采区在-130总回内布置灌浆孔的办法向切眼附近灌浆。为保证灌浆期间采面能顺利回采,灌浆在每天的大班的检修时间进行,即每天早7时-11时。灌浆前提前在机道设两台潜水泵以备抽水,并保障疏排系统通畅,设人观察软帮出水情况,一旦出水立即停止灌浆。灌浆孔个数3个,总计灌浆量为6800立方米。
2、利用顶板瓦斯尾巷进行防灭火
由于顶板瓦斯尾巷位于煤体的顶部,可以通过向其内部打钻注水的方法进行防灭火,这样可以实现自上而下的淋水方案,使煤体受湿面积更大化,同时尾巷内足够大注水量可以使其下部低处部分煤体得到渗透、淋湿,从而得到明显的防灭火效果。
在尾巷端头处往外每隔10米施工三个钻孔,三个钻孔为一组,其方位相同,角度不同,其终端分别布置在尾巷侧帮的高、中、低处。通过80泵向其内部注卤水,采取由里向外循环往复的注水方式,每次联孔不得超过三个,每孔注水时间不得小于2小时,终止注水以工作面硬帮煤壁及巷道帮壁出水为止。
3、上、下两巷采用爬道钻向顶煤处施工钻孔的方法进行注水。采取每隔5米一组2个钻孔进行布置。
4、加强软帮煤量的回收,提高回采率,降低采空区浮煤的残存量。
5、加强在软帮喷洒阻化剂。
四、解决矿压问题
由于该面属孤岛开采,矿压显现十分明显,导致两巷断面缩变严重,场子片帮抽漏现象频发,为确保该采面正常回采,回采期间,采取如下针对性措施以解决矿压问题所带来的不利影响。
1、利用SOS微震测压仪观测矿压。
矿测压队分别在-130总排、三水平北二十门零段回风道和运输机道内设置设置观测点,利用SOS微震测压仪24小时进行观测。
2、根据矿压观测仪观测数据分析及实施开采过程中对矿压周期步距的观测,两巷超前50—80m为压力积聚区域,因此上下巷超前维护的距离由原来的30m延长至100m,将被动受压改为主动支承压,有效地解决了矿压对两巷断面的影响。
3、高压水深钻孔卸压,为解决卸压问题,在上、下两巷分别在两帮每隔10m向煤体内施工钻孔,孔深8m,50mm,利用封孔器封孔。利用80泵进行注高压水,进行媒体软化卸压,同时降低了粉尘的浓度,保证工作面安全顺利回采。
该面已成功回采完毕,共计回收原煤25.6万吨,在有效控制万吨岩巷掘进率的同时,大幅度减少成本投入,得到最大化经济效益。其间接创造的社会利益也明显得到体现。这样成功开采的理念与方案应更好的得到推广与普及。回采期间总结出的点滴成功经验应不断地在今后的工作中得到最大化发挥。在此基础上,仍要不断的总结成功经验、不断创新、不断用创新理念成功解决实际工作中的诸多亟待解决的问题,给矿、公司创造更大的经济效益和社会效益。
本文对于地质条件复杂、煤体瓦斯含量较大地点及孤岛开采区段, 通过合理的巷道布置,及对瓦斯、矿压、防火的综合治理,提供了成功的先例,无论是在安全生产上还是在经济效益上都有了很大的提高,实现了综采工作面安全、高效的生产要求,能够在综采工作面推广使用。
参考文献
[1]徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社,2000