综合防突措施在井筒揭突出煤层中的应用.pdf

2 0 1 3年第 3 8 卷第 2期 Vo l 3 8 No 2 能 源 技 术 与 管 理 E n e r g y T e c h n o l o gy a n d Ma n a g e me n t 4 3 d o i 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 6 7 2 9 9 4 3 2 0 1 3 0 2 0 1 6 综 合 防 突 措 狍 在 井 简 揉 羯 突 幽 煤 层 甲 的 应 用 孔庆海 吴茂晓 郝建斌 中煤第五建设有限公司 江苏 徐州 2 2 1 0 0 6 摘要 潘一 东区矿 井回风立并初次探揭 突出煤层 采用综合防突措施 利 用钻孔进行瓦斯 抽排放 深孔预裂爆破增加煤层透 气性 松动卸压释放 瓦斯 远距 离放 炮等综合 防 突措施 达到 了理 想 的 消突效 果 关键词 立井井筒 突出煤层 综合防突 防突措施 中图分类号 T D7 1 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 9 4 3 2 O 1 3 0 2 0 4 3 3 1 概况 潘一东 区矿井位 于安徽省淮南 市潘集 区境 内 距洞 山约 3 8 k m 该矿井 由合肥设计院设计 工业广场内设有主井 风井 副井 1 副井 2共 4 个井筒 矿井设计生产能力 3 0 0万 妇 风井设计 深度 8 8 3 2 m 净直径 8 0 m 井筒基岩段采用普通 钻爆法施工 采用 素混凝 土支护 井壁厚度 为 6 5 0 mm 砼强度等级 C 4 0 围岩破碎时增加锚 网 喷临时支护 根据 潘一东区矿井井筒检查孔地质报告资 料 注浆孔资料及三维地震资料 中提供的资料 该矿井属煤与瓦斯双突矿井 煤层赋存状况及突 出危险性指标如表 1 2所示 表 1 煤层赋存情况 表 2 1 3 1煤层突出危险性指标 2 井筒穿过突出危险性煤层的防突方法 2 1 前探孔 测压孔施工 由于 1 3 2 1 3 1 和 1 2 煤层层间距较小 可采 用一次设计 分次揭开煤层 的方法 在距 1 3 1 煤 顶板法距 1 0 m外进行前探 测压钻孔施工 分别 对 1 3 2 1 3 1 1 2煤煤层赋存情况 煤层 瓦斯压 力和 F 3 2断层进行探控 共施工前探钻孔 1 4个 准确掌握了煤层赋存情况和断层构造情况 2 2 前探孔 测压孔施工要求 1 为准确掌握煤层赋存状态 根据 防治煤 与瓦斯突出细则 要求 在距 1 3 2 煤层顶板最小 法距 1 0 m处施工前探钻孔 1 2 3 其 中 1 2 兼 测压孔 在距 1 3 1 煤层顶板最小法距 1 0m处施 工前探钻孔 4 5 6 7 其中 4 6 兼测压孔 2 前探 测压钻孔使用 S G Z 一 A型钻机 直径 5 0 mm平光钻杆 直径 7 5 mm复合片钻头施 工 其孔数为 3个 钻孔直径为 7 5 m m 3 前探钻孔必须穿过各 突出煤层 并进入 其底板不少于 0 5 m 4 前探钻孔见煤点要均匀分布在井筒范围 内 以确定煤层 的层位 厚度 倾角 顶底板岩性 地质构造等赋存情况 以便设计安全岩柱尺寸 同 时向项 目部有关科室汇报前探钻孔施工情况 及 时绘制钻孑 L 柱状图 5 前探 测压 钻孔施工和钻孔测斜过程 中 必须有专业地质和通风人员现场跟班 详细记 录钻孔开孔位置 见煤深 止煤深及孔深 同时记 录施工期间喷孔 顶钻现象 确切掌握煤层赋存条 件 顶底板岩性 构造及瓦斯情况 并及时修改井 筒柱状图及预计的煤层岩柱状图 地质剖面图 所 揭煤层底板等高线 图 6 所有钻孔全部取煤样重量 3 5 4 0 k g 将 所取煤样密封后送检化验煤的各项指标 7 施工前探孔之前 在井壁安装截水槽 工 作面施工超前小井 水漾子 及时排尽工作面的 积水 埋设测压管前将钻孔孔内的水清净 防止钻 4 4 孔庆海 等综合防突措施在井筒探揭突出煤层中的应用 2 0 1 3 年 4月 Fe b 2 01 3 孔内有水影响所测瓦斯压力的准确性 8 在探煤孔施工过程中 由 2台钻机同时 施工 根据前探孔的设计方案在井筒工作面进行 钻机 固定 防止偏斜 倾倒伤人 9 前探钻孔做好井壁的截水工作 防止井 壁淋水进入测压孔 内 前探钻孔施工完成后 进行 测压孔埋设及瓦斯压力测定工作 采用 MWY Z 一 快速测压装置 或快速封孔的测压方法 进行瓦 斯压力测定 2 3防治突出技术措施 在距 1 3 1 煤层顶板法距 6 5 m位置 实施卸 压抽采钻孔 共施工抽采钻孔 1 5 9个 钻孔开孔间 距不小于 4 0 0 mm 钻孔孔径 1 1 3 m m 其钻孔终孔 穿透煤层底板且不小于 0 5 m 措施孔控制到井筒 轮廓线外 1 5 m内的煤体 钻孔抽放半径按 1 5 m 布置钻孔 在控制断面内均匀布孔 对施工完的钻 孔及时封孔 封孔前必须使用压风净底 然后用聚 氨酯材料快速封孔 孔内套管为直径 1 5 0 8 m m抗 静 电硬质塑料管 封孑 L 段不小于 6 m 且全程下套 管 过煤段用花套管 孔 口最外一节必须用直径 1 5 0 8 m m铁管 保证封孔严密不漏气 对封好的 钻孔及时合茬抽放 并且保证最外两圈钻孔在揭 煤过程 中实现连续抽放 孔 口负压不小于 1 3 k P a 利用 2 B E 1 3 5 3型水 循环真 空泵进行 了连续 抽 采 每小时对抽采浓度进行了观测 记录 统计了 抽采量 从外向里数第 4圈钻孔全程下铁管作为 金属骨架并抽采 利用第 6圈抽采钻孔中的 8个 孔 对 1 3 1 煤实施了深孔预裂爆破 增大了煤层 透气性 系数 提高了瓦斯预抽效果 2 4措施孔施工要求 措施孔施工前在井壁安装截水槽 工作面施 工超前小井 及时排尽工作面的积水 在井筒工作 面浇筑 3 0 0 m m混凝土 打平 经凝 固后方可施工 措施孔 抽放时间根据瓦斯释放率 效果检验结果 确定 2 5 抽采系统及管理 抽采系统采用地面 临时抽采 泵 其型号为 2 B E I 一 3 5 3 抽采泵 井筒内 2 0 0 m m P E管 地面 2 5 0 m m总管 管路系统 迎头 6 5 m m封孔 管 一 2 0 0 mm P E管 地 面 2 5 0 m m 总 管 2 B E I 一 3 5 3 抽采泵一排向大气 抽采系统在使用前要进行气密 f生检查 确保 无漏气 畅通抽放到迎头 在抽采管路低洼处 变 坡点和龙 门前后要安装放水器 及时放水并挂牌 管理 泵站司机要认真开泵 发现异常及时汇报处 理 保证瓦斯泵正常运转 确保实现连续抽采 泵 站司机要按要求每小时测定一次抽采浓度 负压 压差及温度等参数 发现抽采量变化异常要及时 汇报查找原因及时处理 抽采孔封孔时要按要求 封孔 保证严密不漏气 井筒在施工和放炮期间 加强对抽采管路的保护 确保抽采系统连续抽放 3 消突措施的效果检验 3 1 煤层瓦斯预抽率 根据地测部 门重新提供的煤层赋存情况 抽 采孔控制块段按抽采钻孔实 际控制范围 1 3 1 煤 层 自然瓦斯含量按 6 6 4 5 1 m 3 t 容重按 1 4t m 计算 煤层瓦斯含量约为 4 7 1 4 0 2 7 m 瓦斯预抽 率为5 0 9 7 已符合揭煤抽采要求 3 2 钻屑瓦斯解析指标法 根据揭煤设计要求 在瓦斯抽采钻孔施工完 毕 瓦斯预抽率大于 5 0 后 由勘探处在停头处 施工了 4个效检钻孔 其 中 1 3 钻孔兼 做瓦斯 残余压力孔 分别测定了1 3 1 煤的钻屑瓦斯解 析指标 测得最大钻屑瓦斯解析指标 1 2 0 P a 钻屑 量 2 8 8 k g m 效检钻孔实际参数及最大钻屑瓦斯 解析指标如表 3所示 表 3 效检钻孔实际参数及最大钻屑瓦斯解析指标 3 3 瓦斯残余压力 在瓦斯残余压力钻孔施工过程中 立即对 1 3 钻孔进行了封孔和瓦斯压力测量工作 根据瓦 斯压力测定结果 测得瓦斯残余压力为 0 小 于临 界值 0 7 4 MP a 且在施工钻孔的过程中未 出现任 何动力现象 综上所述 煤层瓦斯预抽率为 5 0 9 7 4 5 瓦斯残余压力为 0 0 7 4 M P a 最大钻屑瓦斯解析 指标为 1 2 0 P a 1 6 0 P a 最大钻屑量为2 8 8 k g m 6 k 咖 均小于 防突细则 规定的临界值 根据 防突细则 可以判定所采取的防突措施有效 依 照防突设计规定 可以采取远距离放炮措施揭穿 1 3 1 煤层 2 0 1 3年第 3 8卷第 2期 Vo 1 3 8 No 2 能 源 技 术 与 管 理 En e r g y T e c h n o l o g y a n d Ma n a g e me n t 4 5 4 远距离放炮 为安全揭穿 1 3 2 1 3 1 及 1 2煤层组 采取 远距离放炮安全 防护措施 实行远距离放炮措施 在风井迎头距 1 3 2煤顶板法距 2m起至 1 3 2煤 底板法距 2 0 m止 井筒深度为 7 9 7 0 5 8 0 1 6 5 m 在风井迎头距 1 3 1 煤顶板法距 2m起至 1 2煤底 板法距 2 0 m止 井筒深度为 8 0 5 6 5 8 1 6 4 m 远距离放炮选用煤矿许用三级水胶炸药及五 段铜脚线 6 m 毫秒延期电雷管进行放炮作业 毫 秒延期电雷管最后一段延期时间不得超过 1 3 0 ms 远距 离放炮选 用两部 F D 一 2 0 0 0型发爆器进行起 爆 1台使用 1台备用 远距离放炮采用正向装药 方式 连线方式为串并联 放炮基地设在地面距风 井井 口 2 0m以外的安全地点 风机电控室 放炮 前 切断风井井筒 内及井 口2 0 m范围内的所有电 器设备电源 并在距风井井 口 2 0 m以外安设专人 警戒 并撤出警戒区域 内一切人员 放炮3 0 mi n后 且炮烟吹散 根据监控终端显示该头迎头及 回风 流瓦斯体积分数小于规定值后 方可由揭煤领导 小组成员 测气员 放炮员 安检员 班队长共 同到 工作面进行验炮 确认无安全隐患后 方可由小组 成员统一安排撤警戒 送电 进人工作面恢复工 作 放炮必须实行 一炮 三检 一炮 三泥 三人联 锁 放炮制度 在距迎头 3 0 m 以内安设一道 防尘 喷雾 放炮后进行洒水降尘 远距离放炮前严格控 制清底段高 确保全断面一次揭开煤层 5 安全 防护措 施 采取远距离放炮法安全防护措施揭穿煤层 放炮基地设置在井 口 2 0 m以外安全地点 实施 消 突措施之后 经效果检验无突出危险时 所有钻孔 均采用灌水或黄砂进行封实 方可向下进行井筒 掘进 揭煤期间加强支护 揭煤段高必须控制在 2 2 m以下 炮 眼深度与段高匹配 揭煤期 间严禁 使用风镐 严禁用抓岩机直接抓实体煤 矸 若有 其它原 因人为撞击而有可能产生火花的情况下 必须使用铜锤 井筒揭煤期间井 口 2 0 m范围内禁 止烧焊作业 特殊情况需使用烧焊的必须经总工 程师批准 井筒进入揭煤区域 必须设置专职测气 员 认真检查瓦斯体 积分数 观察突 出预兆 迎头 必须悬挂便携式甲烷报警仪 所有进入施工 区域 人员必须佩戴隔离式 化学氧 压缩氧 自救器 并 会熟练使用 所有施工人员必须学习防突措施及 有关突出知识 熟悉突出预兆及避灾路线 进入揭 煤区域前 施工单位必须编制揭煤段井壁掘砌及 井帮管理针对性措施 在过煤层期间加强井帮管 理 视井帮围岩破碎情况及时增加锚 网 喷临时 支护 确保不片帮 吊盘和井筒工作面配备足够数 量的压风 自救装置 每组不少于 5 人 同时避难用 每人供风量不少于0 1 m 3 m i n 认真分析炮后瓦斯 体积分数 瓦斯涌出量变化 发现瓦斯异常及时采 取针对 l生措施 凡炮后迎头瓦斯体积分数 1 5 或回风流瓦斯体积分数 1 O 应采取补充措施 远距离放炮揭煤期 间 每天对风电闭锁 瓦斯电闭 锁 局扇 自动切换实验一次 确保灵敏可靠 工作 面与井口信号房 井口信号房与绞车房安设本质 安全型通讯信号 并保持畅通 揭煤期间要确保在 发生灾变时该路线畅通 工作面必须设软梯 在揭 煤期 间要 紧跟吊盘 并要保证能正常使用 突出预 兆 岩层破碎 岩帮崩落或压出 地压加大 煤层层 理紊乱 倾角煤厚急变 瓦斯忽大忽小 温度迅速 下降或升高 煤体出现劈裂声及闷雷声 响煤炮 声 打钻喷孔等异常现象 发现有突出预兆时 应 立 即停头 迅速打开 自救器 撤至救 护基地 并立 即向项 目部调度所及施工项 目部值班室汇报 6 结论 井筒地面预先注浆防治水 不仅强 固了围岩 而且改变 了部分井筒附近煤与瓦斯 的原 生状