超前钻孔参数及钻孔布置技术的应用

超前钻孔参数及钻孔布置技术的应用

一、应用区概况

平煤（集团）公司八矿已15-14081采面位于矿井西冀已四采区首采工作面，风巷按已15煤顶板施工，总工程量1353m,，巷道方位301°。该采面上覆戊9～10煤层，间距：160m，已开采；下覆16～17煤层，间距6m，尚未开采。已15煤层为突出煤层。

已15-14081风巷煤层走向120°，倾向30°，倾角24°～346°，煤层顶板为沙质岩，底版为泥岩或沙质泥无大的断层出现。煤厚3.2～3.5m左右，夹矸厚度较小，上下分层为Ⅰ～Ⅱ类结构煤，煤的坚固性系数在0.3左右；中部为软分层。煤层结构破坏类型为Ⅲ～Ⅳ类，坚固性系数在0.3以下。软分层厚度变化较大,一般有2m左右,在局部构造破坏区域达3m以上。

该巷道标高-375m,垂深477m,瓦斯含量15.7m3/t。2台2.8KW局部通风机，工作面风量在420m3/min，瓦斯浓度在0.5%左右。实验前，该风巷于1996年4月3日发生了最大一次袭击，突出煤量4781，瓦斯涌出量40217m3。

掘进工作面主要采用超前钻孔排放瓦斯的防突技术措施，一般情况下打两排直径89mm、深10m的排放钻孔，每排5个孔.采用20KW岩石电钻施工，该电钻的额定功率为20KW，主轴转速为348r/min。由于推进速度漫和无专门处理卡钻办法，打一个循环钻孔需要三个班的时间，掘进速度很慢，有时月进尺仅10m 左右。

二、现场应用

超前钻孔措施是向工作面方向打一定数量和深度的钻孔，使在钻孔控制范围煤体的瓦斯得到释放，应力得到缓解，从前达到消除危险的目的。因此，超前钻孔主要参数有钻孔直径、钻孔深度和钻孔控制范围。

已15煤层软分层的主要特点是媒质酥松，易垮，在破坏时扩容量大且扩容迅速，易卡钻，钻孔穿过应力异常区时更是如此，但已15-14081风巷瓦斯压力不大，喷孔现象不很严重。因此，综合考虑钻孔排放瓦斯有效范围和钻孔时不发生严重喷孔等因素，超前钻孔直径为98mm，同时，八矿10年来防治突出实践

经验表明，该直径是合适的。

钻孔深度一般要求穿过应力集中带，同时要考虑掘进的正规循环作业进尺、5m措施超前距、措施效果检验孔等因素。掘进队一般情况下每班可掘进2.5m左右，两班可掘进5m，效果检验孔深度为7m。这样，措施孔深为10m时，既能满足正规循环作业需要（每次循环用二个班掘进），又能满足措施效果检验孔深等要求（每次按效果检验一次，掘5m留2m安全煤柱）。因此，综合考虑已15-14081风巷等实际情况，措施孔深定为10m。

根据实际测定，直径89m的排放钻孔在平行层理方向的有效排放半径为0.9m，垂直层理方向的有效排放半径按0.6m考虑。经近几年的实践，该参数是比较合理的。

由于八矿突出绝大多数为小型突出，最大突出煤量也未超过500t，而且突出孔洞一般分布在工作面前方，因此，措施孔制巷道两帮外2～3m。根据以上参数和软分层厚度等，在一般情况下，布置2个钻孔，每排5个，如图1所示。遇构造或煤层厚度变化时，钻孔布置应根据具体情况而定。