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煤与瓦斯突出矿井深水平防突技术

字号+ 作者:admin 来源:未知 2011-01-25 13:08 我要评论( )

煤与瓦斯突出是在应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体内突然喷出到采掘空间。要防止煤与瓦斯突出,必须要采取有效措施来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力,减少瓦斯涌出量,为此我们采取了多种方法来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力,减少煤层瓦斯涌

1概况
谢一矿于1949年建井,1952年投产,初期设计生产能力为30万t/a,经过几次改扩建,现生产能力为200万t/a。矿井为斜井联络石门开拓布置方式,走向长壁采煤,可采煤层13层,煤层平均倾角23°,走向长度约3100m。矿井共分5个水平和8个采区。矿井生产水平为-720m,开拓准备水平为-780m。随着矿井开采水平的不断延深,瓦斯涌出量逐年增加,突出危险性也越来越大,2002年矿井绝对瓦斯涌出量达80m3/min,属于“高突”矿井,其中B4、B9、B11b、C13为突出煤层;但突出危险性不仅存在于突出煤层,非突出煤层也存在突出危险,例如-780 mB6、-780 mB8、-720 mC15、等,表现为低K1值(0.08~0.3mL/g·min1/2、高钻屑量(7~10kg/m)。

2问题的提出

-780m中央石门是开拓准备新水平的关键巷道,计划于2001年一季度揭开B11a、B11b煤层,但在施工抽放钻孔过程中,遇到钻孔见煤就发生喷孔现象,单孔喷出的煤量在2t左右,瓦斯量在20~30m3/min,安全威胁大,钻孔被迫停止痛施工。

5121B9b工作面是计划2003年10月份投产的开采保护层工作面,风巷标高-780m,风巷标高-720m,机巷和风巷各安排一个掘进队进行施工,施工过程中严格执行“四位一体”综合防突措施。今年9月中旬,在二期机巷施工到150m时,发生工作面排放钻孔喷孔现象,造成工作面瓦斯瞬间达到4%,回风瓦斯浓主度也在1%左右。采取打钻卸压措施,但钻孔施工到6m深时随即就发生喷孔,瓦斯量在6~10m3,工作面和回风瓦斯均超限;在被迫停了两个班以后,再次施工钻孔时又发生喷孔,前后共发生了4次。为安全起见,决定停头封闭,采取其它安全技术措施。

3防突技术

煤与瓦斯突出是在应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体内突然喷出到采掘空间。要防止煤与瓦斯突出,必须要采取有效措施来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力,减少瓦斯涌出量,为此我们采取了多种方法来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力,减少煤层瓦斯涌出量,以确保掘进工作面安全施工。

3.1穿层钻孔超前掩护

利用-780mB10b底板岩石巷道,反向向B9b煤层打穿层钻孔,钻孔均穿过B9b煤层顶板,终孔间距5m,每终一个钻孔即时封孔并采取移动抽排泵进行抽放,钻孔控制范围为-780mB9b机巷停头位置沿走向方向超前。2003年9月26日至10月3日,从-780mB10b底板巷向B9b煤层共施工了10个穿层钻孔,单孔长70m,超前掩护了B9b掘进面50m。10月7日中班-720mB9b机巷排放瓦斯恢复施工,10月8日夜班掘进面开始打超前钻孔,到11日早班共施工18个,其中3个达30m以上,施工过程中既未发生喷孔、也未发生夹钻、吸钻等现象,经校检合格后正常进尺,月进尺60m。

3.2 边抽边钻

针对在石门揭煤工作面施工抽放孔过程中出现见煤喷孔、夹钻等异常情况,采取了边钻边抽、抽钻结合的措施:首先将两个测压孔和已经施工但未到位的抽放钻孔,用黄泥木塞进行临时封孔并抽放,每施工1个钻孔,在其见煤前就停止钻进,用黄泥木塞临时封孔并抽放,然后再施工下一个钻孔。到11月3日,共施工了抽放钻孔35个,均见煤就停,并全部进行抽放,到11月底共抽放瓦斯1.57万m3,钻孔卸压范围内的瓦斯涌出量和瓦斯压力均大大降低。然后逐个停止抽放,继续施工直到穿过B11b煤层进入顶板,再用聚胺脂进行永久封孔,高负压抽放。采用此种方法以后,在煤钻施工过程中均未发生喷孔现象,抽放钻孔得以安全施工。

3.3 边抽边掘

为了进一步拦截掘进工作面前方的瓦斯,确保掘进过程中不受瓦斯的制约,我们在巷道两帮各施工一个钻场,在钻场内施工长距离顺层孔或穿层孔,钻孔控制到巷道轮廊线外2~4m范围内,然后合茬抽放,以确保掘进期间工作面抽放工作永不间断。

3.4 水力扩孔

水力扩孔是利用高压水射流切割钻孔两侧煤体,形成大致沿煤层扩张的空洞与裂缝,增加煤体的暴露面,提高煤层的透气系数。在重庆煤科院的指导下,我们对-780m中央石门B11b抽放钻孔中5个水平孔和5个21°~52°的仰角孔,分别进行了水力扩孔,分别进行了水力扩孔,水压达到8MPa,冲出的煤量约65t,有效地提高了煤层透气系数,百米瓦斯涌出量由水力扩孔前的0.01m3/min增加到水力扩孔后的0.047m3/min,提高了瓦斯抽放效果。

4效果

(1)采取穿层钻孔超前掩护以后,-780m B9b机巷在掘进过程中,从未发生过喷孔现象,预测指标为:K1值在0.08~0.2(mL/g·min1/2),钻屑量基本在4~5kg/m,很快超过7kg/m,工作面瓦斯浓度也稳定在0.1~0.2%,掘进月进尺达60m以上,确保了安全施工。

(2)-780m中央石门在采取边钻边抽等方法以后,未发生钻孔见煤喷孔现象,确保了揭煤工作面抽放钻孔的顺利施工。揭煤之前采用了钻屑指标法对防治突出措施进行了检验,经校检合格,并于2001年3月22日开始,对该石门实施震动放炮揭制煤,到4月17日,安全揭开了B11a、B11b煤层。其间未发生一起动力现象,炮后瓦斯浓度也未超过1.0%。
 

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