新丰矿高位抽放设计

新丰煤矿分段高位抽放钻孔设计方案郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿（以下简称新丰煤矿）为煤与瓦斯突出矿井，出于治理瓦斯的目的，拟在采煤工作面采取顶板高位钻孔裂隙带抽放措施，设计如下。1. 新丰煤矿概况新丰煤矿始建于1952年，2005年9月进行了改扩建初步设计，年生产能力0.6Mt/a。井田东西长约1.25.5km；南北宽约0.172.15km。面积7.388km2。主采二1煤层，0.00m标高以上已采完，将开采0.00m至-600m的二1煤层。二1煤层可采储量1689.8万t，服务年限21.7年。交通位置该矿位于登封市大金店乡境内，东北距郑州84km，距登封市16km，西北距洛阳75km，南至汝州20km，区内交通公路与焦枝、京广、陇海等铁路相接，交通较为方便，如图一示。图一 新丰煤矿交通位置图煤层赋存二1煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下，上距砂锅窑砂岩67.16m，距香炭砂岩29.16m，下距L7灰岩约10m，距一3煤4850m。据钻孔与生产矿井揭露，煤厚1.8314.29m。平均厚5.26m。煤层结构简单，局部含夹矸12层，全区可采，属较稳定型煤层。倾角为2635，属倾斜煤层。煤的视密度为1.40t/m3。二1煤原煤灰分（Ad）为7.6137.56%，平均14.29%，全硫（St,d）为0.271.28%，平均0.40%。原煤磷（Pd）含量为0.0040.038%，平均0.02%，发热量（Qgr,v,d）为27.6333.37MJ/kg，平均30.77MJ/kg。浮煤灰份（Adaf）为3.348.90%，平均6.01%，挥发分（Vdaf）为9.5211.14%，平均10.34%，胶质层厚度Y值为0mm。煤灰成份为SiO2+Al2O3，占73.05%，二1煤为低中灰、特低硫、低磷、高热值、高熔灰分之贫煤。二1煤层属自燃煤层，煤的自燃发火期一般为46个月，煤尘有爆炸危险性。开拓开采方式中央分列式立井双翼上下山开拓。共设三个立井井筒：主井、副井和东风井。设计采用走向长壁高档炮采采煤方法，选用人工打眼、爆破落煤、人工攉煤、搪瓷溜槽运煤的回采工艺，顶板铺设塑料网、2.4m 长型钢梁配合单体液压柱的错梁直线柱支架形式，人工推槽，全部垮落法管理顶板。工作面采高2.0m左右，最大控顶距为3.6m，最小控顶距为2.4m。工作面倾斜长125m左右，年进度850m。瓦斯赋存和抽放二1煤层属煤与瓦斯突出煤层，新丰煤矿为煤与瓦斯突出矿井。1991年10月曾发生过瓦斯突出事故。新丰煤矿二1煤层勘探钻孔测定瓦斯含量为2.1911.30m3/t.r，如表二所示。与新丰煤矿井田二1煤层相接的相邻矿井瓦斯含量井下实测参数如表三示。比较而言，新丰煤矿地质勘探测定的瓦斯含量值偏低，与邻区井下实测的二1煤层瓦斯含量有较大的误差。因此,实际的防突和瓦斯管理中，采用邻矿井下实测值推算的瓦斯含量。由表三可知，二1煤层具有随着埋藏深度的增加瓦斯含量不断增大的规律。瓦斯含量梯度4.5m3/t100m,瓦斯压力梯度0.82MPa/100m。表二 勘探钻孔瓦斯测试结果表孔号煤层底板标高（m）瓦斯成分（%）瓦斯含量（m3/t.r）CO2CH4N28604-341.121.0898.570.354.778703-178.861.0493.465.519.669304-307.980.0695.304.6411.308503-233.693.8893.631.355.118303-295.833.4885.138.524.31表三 邻区二1煤层瓦斯参数实测表项目水平标高 煤层开采深度（m）+175 305+126 354+75 405瓦斯压力（MPa）0.821.081.5瓦斯含量（m3/t燃）12.6514.6816.98P30.62923f0.170.160.13D0.844.6215.48K180181177新丰煤矿瓦斯储量丰富，按初步设计资料，瓦斯储量为42156万m3。二1煤层钻孔流量衰减系数=0.0580.07d-1，煤层透气性系数入=0.11530.0635m2/MPa2.d，属难以抽放煤层，具有矿井瓦斯抽放的可行性。出于防止煤层瓦斯突出和降低瓦斯涌出量的目的，按照设计，实施煤层掘进边掘进边抽、回采工作面密集交叉钻孔预抽煤层瓦斯，采空区高位瓦斯抽放和石门揭煤瓦斯抽放，以及邻近层瓦斯抽放即卸压煤层瓦斯抽放等措施。测得二1煤层百米钻孔瓦斯抽放流量为q=0.01-0.04m3/min.hm。2. 顶板高位钻孔裂隙带抽放理论基础煤层的开采卸压会引起周围岩层封闭被破坏，上覆煤岩层垮落、破裂、下沉弯曲，形成所谓的“三区、三带”，如图二所示。煤层开采后，大量的采空区瓦斯积聚在冒落带和裂隙带，高位钻孔布置在冒落带和裂隙带之间，对于抽放采空区瓦斯、减小瓦斯涌出量、防止工作面瓦斯超限具有良好的效果。 图二 回采工作面采动影响上覆岩层移动的“三区、三带” 3. 分段高位抽放钻孔设计分段高位抽放钻孔具体布置方式为：在回风巷每隔90-100 m做一个顶板岩巷钻场，向采空区方向施工直径108 mm钻孔3 个 ，孔深100-105 m，相邻钻场钻孔之间沿巷道方向重叠5 m，钻孔布置如图三示。高位钻孔终孔层位采用采面回采后冒落带及裂隙带最大高度 Hm 和 HL 按下列公式确定：Hm =100M/ (4.7M +19) （3-1）HL =100M/ (1.6M +3.6) （3-2）式中 M为采高，m。按采高2m计算，Hm= 7m，HL =30m。为了保证最佳抽放效果，高位钻孔终孔点布置在冒落带和裂隙带之间。因此，高位钻孔终孔点距巷道顶板10-12m为宜。高位钻孔采用水泥浆机械式封孔，封孔深 5 m，抽放负压为510 kPa。图三 分段高位抽放钻孔裂隙带瓦斯抽放方式及布置参数图许彦鹏二八年六月二十三日