道,底板巷距进风巷平距为10m,巷道净断面3.5m*2.2m,呈矩形,锚喷支护。在岩巷中施工穿层瓦斯抽采钻孔,钻孔控制采煤工作面进风巷掘进前方及左、右轮廓线外各20m范围,钻孔孔径94mm,抽放半径2.5m。采面进风巷掘进作业必须在预抽防突措施有效的区域内进行,距未预抽或者预抽防突措施无效范围的前方边界不得小于20m。
采面进风巷5520555520M9煤55底抽巷 图4 底板抽放巷施工穿层区域防突钻孔设计图
根据采掘布局三盘区采面走向长度平均为1000m,相应需要施工底板抽放巷的长度同样为1000m。根据矿企管部提供的数据3.5m*2.2m规格的巷道净断面为7.7㎡,平均每米岩巷完全成本1万元,施工一条1000m的断面为7.7㎡的岩巷成本为1000万元。底板巷内每隔5m施工一组穿层区域防突钻孔,共需施工200组,每组穿层孔平均深度257m,一个采面穿层孔工程量总计为51400m,每米岩孔平均成本为69元,穿层孔施工需投入资金总计354.66万元,该方案掘进工作面区域瓦斯治理投入资金共需1354.66万元。
该方案优点:1、响应行业政府监管部门相关政策,根据目前煤矿防突工作发展趋势来看,在近期内顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯措施很可能不能再作为掘进工作面区域防突措施;2、相比较顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施安全系数高;3、穿层钻孔在岩石段封孔,密封性好,能有效提高瓦斯抽采浓度及抽采效率。
缺点:资金投入量大。
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方案二:递进掩护式顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为掘进工作面区域防突措施
根据三盘区采掘布局1个采煤工作面平均走向长度为1000m,切眼长度为160m。采用递进掩护式顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为掘进工作面区域防突措施,需要在采面中部沿走向施工一条长度为1000m的煤中巷,巷道净断面4.0m*2.2m,呈矩形,锚网支护,具体措施如下:
采煤工作面回采的同时,向同翼的下一个工作面施工顺层区域防突钻孔,在对下一工作面回采区域进行消突的同时,对煤中巷掘进前方及左、右轮廓线外各20m范围进行消突,然后在煤中巷施工顺层区域防突钻孔对该采面回采区域及进风巷掘进前方及左、右轮廓线外各20m范围进行消突。钻孔孔径94mm,抽放半径1.5m。煤中巷及进风巷掘进作业必须在预抽防突措施有效的区域内进行,距未预抽或者预抽防突措施无效范围的前方边界不得小于20m。 回风巷20m煤中巷切眼20m进风巷进风巷条带区域治理范围20m煤中巷条带区域治理范围20m
图5 递进掩护式顺层钻孔区域防突钻孔设计图 施工一条断面为8.8㎡长度为1000m的煤中巷,平均每米煤巷完全成本3000元,需投入资金300万元;该方案施工的区域瓦斯治理钻孔同时可作为回采区域
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消突钻孔,超出正常情况的回采区域消突钻孔的工程量为13333万米,每米煤孔平均成本为12元,顺层孔施工需投入资金总计16万元,该方案掘进工作面区域瓦斯治理投入资金共需316万元。
该方案优点:1、资金投入少;2、上一个面顺槽掘进及回采的同时,可以向同翼下一个面提前施工掘进工作面区域瓦斯治理钻孔,使其提前消突,可以提高掘进速度。
缺点:掘进工作面区域瓦斯治理范围位于钻孔深孔末端,抽采效果差。 方案三:VLD-6000型深孔定向千米钻机施工长距离顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为掘进工作面区域防突措施
该方案具体措施为矿井购置VLD-6000型深孔定向千米钻机,在掘进工作面迎头施工长度不低于300m的区域瓦斯治理顺层钻孔,一次性对掘进工作面迎头前方300m及左、右轮廓线外各20m范围进行消突。钻孔孔径94mm,抽放半径2.5m。煤中巷及进风巷掘进作业必须在预抽防突措施有效的区域内进行,距未预抽或者预抽防突措施无效范围的前方边界不得小于20m。
20m20m5.5m迎头允许进尺280m超前距20m图6 长距离顺层钻孔区域防突钻孔设计图
三盘区采煤工作面走向长度为1000m,每280m施工一组长距离区域瓦斯治理钻孔,共需施工4组,每组钻孔工程量平均为5100m,工程量总计为20400m,每
米煤孔平均成本为12元,该方案长距离顺层钻孔投入资金共需24.48万元。
该方案优点:1、资金投入少。
缺点:长距离顺层钻孔控制距离超过300m,可能出现塌孔、堵孔或积水等问
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题,深孔内部抽放情况有待验证。
方案四:VLD-6000型深孔定向千米钻机施工递进掩护式顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为掘进工作面区域防突措施
该方案具体措施为矿井购置VLD-6000型深孔定向千米钻机,在采煤工作面回采的同时,向同翼的下一个工作面施工顺层区域防突钻孔,在对下一工作面回采区域进行消突的同时,对该采面进风巷掘进前方及左、右轮廓线外各20m范围进行消突。钻孔孔径94mm,抽放半径1.5m。下一个面进风巷掘进作业必须在预抽防突措施有效的区域内进行,距未预抽或者预抽防突措施无效范围的前方边界不得小于20m。 回风巷切眼进风巷进风巷条带区域治理范围20m20m 图6 长距离顺层钻孔区域防突钻孔设计图 三盘区采煤工作面走向长度为1000m,每280m施工一组长距离区域瓦斯治理钻孔,共需施工4组,每组钻孔工程量平均为5100m,工程量总计为20400m,每
米煤孔平均成本为12元,该方案长距离顺层钻孔投入资金共需24.48万元。
该方案优点:1、资金投入少。
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缺点:长距离顺层钻孔控制距离超过300m,可能出现塌孔、堵孔或积水等问题,深孔内部抽放情况有待验证。
四、总结
通过对三盘区瓦斯赋存情况的分析,矿井目前采用的顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯措施已经不能满足正常采掘接续和矿井持续发展需求,需要在优化区域瓦斯治理设计、方案上寻找出路。针对三盘区掘进工作面三个新的区域瓦斯治理方案的优缺点比较,方案一投入资金量过大,可能会造成矿井亏损,方案二投入金量适中,如果工程组织安排得当,可以作为矿井主要的区域瓦斯治理措施,方案三投入资金量少,但瓦斯抽采效果还不能确定,可以作为方案二的辅助措施开展。
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