瓦斯隧道揭煤技术方案介绍

瓦斯隧道揭煤技术方案介绍 二 一五年三月 技术方案提纲 一 揭煤技术方案二 揭煤综合防突措施三 其它技术措施 一 揭煤技术方案 1 总体原则 1 对煤层群隧道实施分步集中处理 分层检验揭煤 2 对有突出危险 原始瓦斯含量大于8m3 t 的煤层采取7m以远垂距预抽达标检验 5m垂距预测 3m垂距预测 过煤门预测三个步骤预测揭煤 对无突出危险 原始瓦斯含量小于8m3 t 的煤层采取3m预测 煤门预测两个步骤预测揭煤 3 充分考虑各煤层之间的层间距关系 在进行第一层煤预测的同时预测第二层煤 保证所有煤层的预测位置满足垂距要求 严禁超掘 一 揭煤技术方案 2 揭煤流程 对待揭煤层严格按 防治煤与瓦斯突出规定 中的两个 四位一体 防突措施执行 揭煤严格按下图执行 隧道揭煤流程图 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 为了探明隧道煤系地层的瓦斯赋存情况及地质状况 确切掌握煤层的层位 倾角 厚度 顶底板岩性 地质构造等煤层赋存情况 为安全揭煤提供可靠的基础资料 瓦斯隧道揭煤前 必须对煤层赋存条件进行超前探测 以确定煤层的准确位置及基本参数 准确掌握其赋存情况 1 突出危险性预测 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 距首层煤层顶板20m垂距处 施工1个初探钻孔 钻孔布置在正中 施工到最末煤层 用以判定各煤层的煤厚 层间距等基本情况 钻孔的孔径均为 89mm 施钻过程中详细记录各煤层的见煤点深度 煤层厚度 有无喷孔等异常现象 1 突出危险性预测 20m初探 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 隧道工作面开挖至距首层煤层顶板10m垂距处 施工3个取芯钻孔 分别布置在隧道正中 左下 右上三个位置 其终孔位置应控制在开挖轮廓外5m左右 钻孔孔径均为 89mm 所有钻孔均施工至最末煤层 并取芯测定所有煤层的原始瓦斯含量 同时分析各煤层顶底板的岩性情况 各煤层的物理性质等基本参数 取芯钻孔如下图所示 1 突出危险性预测 10m精探 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 采用DGC瓦斯含量快速法进行测定 在施工地质钻孔时 对穿过的所有煤层进行取样 测定其原始瓦斯含量 1 突出危险性预测 瓦斯含量测定方法 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 按上述方法对待揭煤层进行原始瓦斯含量或瓦斯压力测定后 若判定为突出煤层 则必须对其执行区域防突措施 2 区域防突措施 增透措施 对有突出危险的煤层实施分层水力压裂或水力割缝等增透技术 二 揭煤综合防突措施 增透措施 水力压裂增透技术是利用高压泵组将高压液体以大大超过地层吸收能力的排量注入钻孔中 在孔壁附近憋起超过孔壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后 即在地层中形成裂缝 随着液体注入裂缝中 裂缝逐渐向孔周围不断延伸 待压裂完成后排出压裂液 形成瓦斯渗流通道 使孔周围较远处的瓦斯能够通畅流入钻孔中 起到增加抽采率的作用 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 2 区域防突措施 瓦斯抽采 抽采钻孔设计在首层煤层 m垂距前施工 钻孔按5m 5m网格布置 控制隧道轮廓线外上方12m 下方12m 左右两帮各12m 钻孔孔径 75mm 终孔至各抽采煤层底板0 5m处 抽采钻孔设计如下图所示 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 2 区域防突措施 瓦斯抽采 钻孔施工完成后 立即采用容剂式快速封孔器对其进行封孔 并接入抽采系统进行抽采 容剂式快速封孔装置如下图所示 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 2 区域防突措施 瓦斯抽采 抽采系统由ZWY型移动抽采泵 200mm抽采管道及其它附属配件组成 移动抽采泵如下图所示 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 3 区域措施效果检验 根据在执行区域措施之前的原始瓦斯含量与瓦斯抽采过程中所测定的抽采参数计算煤层的残余瓦斯含量 当计算残余瓦斯含量低于8m3 t时即可对待揭煤层进行残余瓦斯含量测定 残余瓦斯含量测定钻孔设计在距离煤层 m垂距前施工 钻孔分别布置在隧道穿煤层点的中部及上下左右四个角 钻孔孔径 76mm 钻孔设计如下图所示 二 揭煤综合防突措施 1 区域综合防突措施 3 区域措施效果检验 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 对突出煤层进行突出危险性预测的方法有钻屑指标K1 钻屑量S 瓦斯涌出初速度q 瓦斯放散初速度 p 综合指标D K等多种指标 为方便操作 同时保证预测的准确度 确保不发生煤与瓦斯突出事故 此处选用钻屑指标法作为预测方法 即采用钻屑解吸指标K1值 钻屑量S值作为判断指标 各指标的临界值见下表 1 突出危险性预测 钻屑指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的临界值表 预测方法 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 采用WTC瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值 根据煤层具体情况 预测钻孔穿进煤层后 用事先准备后的组合筛子在孔口接取钻屑 同时启动秒表 一面取样一面筛分 当钻屑量不少于100g时 停止取样 并继续筛分 最后把筛分好的 1 3mm的钻屑装入WTC防突预测仪的煤样罐内 盖好煤样罐 准备测试 当秒表走到t0时 t0 2min 启动仪器采样测定 采样完毕用键盘输入t0和测定煤样点距孔口的距离L 仪器自动计算K1值 钻屑量S值采用重量法测试 即每个钻屑量S值必须测试完每1m钻孔深度的全部钻屑 注意测量前应检测煤样罐等的气密性 否则可能造成测量结果不准 影响突出危险预报 钻孔见煤后 每1m测定一次S值 每2m测定一次K1值 1 突出危险性预测 预测方法 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 1 突出危险性预测 预测方法 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 对待揭煤层实施增透抽采 并进行残余瓦斯含量测定不超标后 即可进至顶板5m垂距进行5m垂距预测 5m垂距预测钻孔布置在竣工抽采钻孔中间 控制隧道轮廓线外上方10m 下方5m 左右各8m 钻孔孔径 65mm 如右图所示 1 突出危险性预测 5m垂距预测 若预测不超标 则可进至煤层顶板3m垂距进行3m垂距预测 若预测超标则根据超标值的大小判定采用抽采或排放局部措施 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 3m垂距预测钻孔布置在5m垂距预测钻孔与抽采竣工钻孔的空隙中 控制隧道轮廓线外上方5m 下方3m 左右两边各5m 钻孔孔径 65mm 如右图所示 1 突出危险性预测 3m垂距预测 若预测不超标 则可进至煤层顶板1 5m垂距后施工金属骨架 若预测超标则根据超标值的大小判定采用抽采或排放局部措施 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 金属骨架施工完成并凝固后 采用渐进式揭煤方式揭开煤层 煤层揭开后 即在已揭开的断面处采用风煤钻对煤体进行煤门预测 煤门预测钻孔布置在揭开煤层处沿煤层倾向 走向施工 控制隧道开挖轮廓线外上下左右各3m 钻孔孔径 42mm 如下图所示 1 突出危险性预测 煤门预测 若预测不超标 则可继续过煤门 若预测超标 则必须在煤门处施工排放钻孔进行瓦斯排放 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 对突出煤层进行突出危险性预测时 若出现超标情况 则在超标垂距处执行局部防突措施 局部防突措施的种类按所预测的指标超标情况确定 若超标严重且有喷孔 卡钻等异常现象则进行瓦斯抽采措施 若指标轻微超标 则采用瓦斯排放措施 排放钻孔或抽采钻孔需根据超标点位置另行设计 2 局部防突措施 3 局部措施效果检验 执行局部防突措施后 按工作面突出危险性预测方法对其进行防突措施效果检验 检验钻孔布置在超标钻孔 不超标钻孔 措施钻孔中间的空隙中 确保全面检验整个控制范围 检验钻孔需根据超标及抽排措施孔另行设计 二 揭煤综合防突措施 2 局部综合防突措施 预测或检验不超标后 则执行安全防护措施进行揭煤 4 安全防护措施 通风系统 隧道揭煤采用局部通风机压入式通风方式 风机设在13 导硐 安设位置距离主洞回风口不小于20m 安全监控系统 隧道过煤层段监测系统采用KJ90NA型瓦斯监控系统 根据 铁路瓦斯隧道技术规范 及 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 的要求 应在以下方面设置传感器 在开挖工作面距掌子面5m范围内 二衬台车处及正洞回风流中各设置1台瓦斯传感器 在回风流中设置1台风速传感器 风机设置设备开停传感器 安装自动断电馈电器 实现风电 瓦电闭锁 二 揭煤综合防突措施 压风自救系统 在洞口附近设置空压机房 安设空气压缩机 向隧道内用风设备提供风压 同时兼做洞内隧道内压风自救系统供风 压风自救管路同压风管路共用 在掌子面30m范围安设不少于最大出勤人数的使用个数 原则上不少于三组 在通往避难硐室的避灾路线中及回风系统内每50m布置一组压风自救器 每组不少于5个嘴 二 揭煤综合防突措施 紧急避灾系统 瓦斯隧道揭煤前必须完善紧急避灾系统 设置避难硐室 以便为灾变情况下作业人员提供紧急避险场所 保障职工的生命安全 如下图所示 避难硐室内部包括安全防护系统 供氧系统 净化系统 降温除湿系统 环境监控系统 照明系统 通讯系统 动力保障系统 生存保障系统 排水排气系统 二 揭煤综合防突措施 供水施救系统 为提高系统可靠性 经济性 对隧道供水施救系统与防尘洒水系统进行一体化设计 在洞口设高压水池 有效容积为200m3 水池水经净化处理向地面 隧道供水 能够满足供水施救系统的需要 二 揭煤综合防突措施 人员定位系统 瓦斯隧道可选用目前较成熟的KJ90NB型煤矿一体化安全监控系统一套 配备相应的监控分站和传感器 用人员定位管理系统由地面中心站 系统软件 传输平台 无线数据监测站 无线数据收发器 无线编码发射器及电源 传输电缆等组成 本系统是加强进洞人员管理 提升生命保障 促进安全生产的理想产品 结合煤矿洞内特殊的作业环境 该系统采用远距离无线射频识别技术 远程通讯技术 计算机编程与网络技术以及防爆技术等 可实现对入井人员的实时监测 跟踪定位 轨迹回放 考勤管理 报表查询 信息网络发布 双向通讯 人机交互 紧急搜救 生产调度等功能 为安全生产以及紧急救援提供第一手可靠的决策实时信息 该系统可方便接入综合自动化网络平台 无须重复布线 减少投资 二 揭煤综合防突措施 通信联络系统 根据设计规范规定 设计选配1套HJK 120D型煤矿小型调度电话交换机 容量32门 新建地面压风机房及风机房安装电话 根据实际情况适当增加电话门数 经耦合器后通讯线路由平导引入正洞开挖掌子面 在洞内及开挖工作面安装KT1017型本安电话话机 在地面调度室 值班室 压风机房 主要通风机房安装普通话机 火工品库房 瓦斯抽放站安装KT1017型本安电话话机 二 揭煤综合防突措施 金属骨架钻孔 为确保揭煤过程中不出现煤体垮冒的情况 在距离煤层1 5m垂距处必须施工金属骨架 金属骨架钻孔孔径 89mm 按0 3m间距双排错开布置 控制隧道轮廓线的上部及左右帮 如下图所示 二 揭煤综合防突措施 金属骨架钻孔 金属骨架钻孔施工完成后 立即向孔内插入dn50mm无缝钢管 插入深度以超过待揭煤层底板1m处为准 在孔口设置一根 4分注浆管 并采用棉纱 水泥砂浆或AB胶将孔口封死 待孔口部分凝固后 立即采用封孔泵向孔内注浆 直至水泥砂浆从骨架管内返出为止 如下图所示 二 揭煤综合防突措施 远距离断电撤人放炮 过煤层段放炮时 在平导洞