区域防突（通用7篇）
区域防突 篇1
根据对煤矿井下作业地点的统计, 瓦斯突出多数发生在煤巷掘进工作面, 占所有突出次数的66.2%, 煤巷掘进过程中频繁的突出事故成为威胁矿井安全生产的主要原因。现有掘进防突措施工序复杂, 掘进速度缓慢, 造成采掘比例严重失调, 给煤矿安全生产及正常采掘作业带来了严重影响。为此, 大平煤矿针对三软突出煤层的特点, 结合《防治煤与瓦斯突出规定》中“不掘突出头”及“区域防突措施先行, 局部防突措施补充”的有关规定, 在新开拓的21采区利用底板抽放巷对21061煤巷掘进工作面掘进区域进行底板穿层预抽钻孔施工, 并利用该钻孔进行水力冲孔, 经过近半年的考察, 消突效果明显。
1试验区概况
1.121采区概况
(1) 地质概况。
21采区位于大平井田东南部, 北与工业场地保护煤柱及16采区相邻, 南以周山逆断层上盘交面线和大冶塔湾联营煤矿边界为界, 西以±0 m煤层底板等高线为界, 西南以11采区边界为界, 东以马沟逆断层上盘交面线及井田边界为界, 采区南北宽约500 m, 东西平均长约1 400 m。该采区可采煤层为二1煤层, 根据21采区布置的钻孔揭露情况, 二1煤层顶板多为灰黑色泥岩及砂质泥岩, 底板为砂质泥岩、细—中粒砂岩。煤厚1.71～13.14 m, 平均8.19 m, 其变化规律为向斜轴部较厚, 两翼变薄, 北翼大于南翼, 沿向斜轴部钻孔煤厚呈厚薄相间的变化趋势。
(2) 瓦斯地质。
根据二1煤层瓦斯测定结果, 21采区区内煤的可燃基 (纯煤) 瓦斯含量5.73～13.82 mL/g, 平均10.04 mL/g;原煤瓦斯含量4.39～12.02 mL/g, 平均8.49 mL/g;原煤解吸瓦斯含量0～7.48 mL/g, 平均3.99 mL/g。
由于该区处于大冶向斜的倾伏端, 煤层埋藏较深, 煤厚变化大, 加之周山逆断层、马沟逆断层等断层带透气性差, 造成该区煤层瓦斯含量高, 瓦斯压力大, 煤与瓦斯突出的危险性较大。
1.221061工作面概况
(1) 地质概况。
21061工作面北部为工业场地保护煤柱, 与21采区上部轨道、胶带、回风3条下山相接;南部相邻已回采的11312工作面, 西部与东部为21采区尚未开采区域。
21061工作面掘进范围内地质构造简单, 掘进范围内穿过大冶向斜轴部并在两翼附近掘进, 断裂构造不发育, 煤厚、煤层倾角变化不大, 煤厚5.0～8.5 m, 煤层倾角14°～25°。对该区影响较大的构造为大冶向斜, 该向斜轴向近东西, 向东倾伏, 延伸长度大于4 km, 倾角8°～15°, 轴面近直立。
(2) 瓦斯地质。
根据郑煤集团瓦斯研究所编制的大平矿瓦斯地质图以及郑煤集团通[2009]31号文件《关于大平煤矿矿井瓦斯地质图的批复》中有关规定, 21061工作面运输巷、回风巷掘进区域煤层瓦斯含量大于7 m3/t, 该掘进区域按突出危险区进行管理。
2底板抽放巷设计理念
2.1设计原则及意义
在距煤层15～20 m的底板岩石内施工底板抽放巷, 若底板岩石较破碎, 需适当增加距离, 距工作面运输巷水平投影距离为15～20 m (中—中) 。底板抽放巷巷道规格为3.0 m (高) ×3.5 m (宽) , 采用锚喷网半圆拱支护。
回采工作面施工的煤层底板抽放巷可以解决工作面掘进过程中的瓦斯及煤与瓦斯突出问题, 提高掘进速度, 还可在掘进工作面预抽的同时施工回采工作面穿层预抽钻孔, 对工作面进行区域消突和瓦斯治理。
2.2施工工序
在运输巷、回风巷煤巷掘进施工前, 先施工底板抽放巷, 进行掘进工作面的打钻卸压和抽放消突, 煤巷掘进工作面预抽时间必须确保不少于2个月。在底板抽放巷施工过程中, 必须制定专项措施, 确保巷道与煤层空间相对位置的准确。
2.3预抽钻孔设计
2.3.1设计原则
21采区所在二1煤层为可以抽放煤层, 根据《矿井瓦斯抽放管理规范》第28条规定“当采用穿层钻孔抽放时, 钻孔见煤点的间距可参照下列数据:容易抽放煤层15～20 m;可以抽放煤层为10～15 m;较难抽放煤层为8～10 m”。当采用顺层钻孔抽放时, 吨煤钻孔量见表1。
根据上述要求设计底板预抽钻孔, 结合现场实际情况, 回采工作面预抽钻孔见煤点控制在10 m, 吨煤钻孔量控制在0.03 m以上。为提高掘进速度和瓦斯治理效果, 掘进工作面巷道两帮5 m范围内, 钻孔见煤点间距控制在5 m以内。钻孔设计如图1所示。
回采工作面按切巷110 m (斜距) 、煤厚7.0 m、煤层倾角18°、走向长500 m进行计算, 该工作面底板预抽钻孔总深60 900 m, 其中煤孔深为20 200 m, 煤层瓦斯储量为391万m3。达到消突需预抽瓦斯量为117.3万m3, 预抽量按3 m3/min计算, 该工作面完全消突预抽时间为9个月, 1个采面按4部钻机 (2 000 m/ (月·台) ) 计算, 则抽放巷必须提前16.6个月完成。
在21采区第1个工作面施工完后, 采面底板抽放巷可以为下一个工作面的中、上部预抽服务, 以减少岩孔的施工量, 提高经济效益和钻孔利用率。
2.3.2钻孔施工
底板预抽钻孔采用ZYG-150型及其他型号的抽放钻机施工, Ø50 mm钻杆, Ø75 mm及以上钻头, 直接在抽放巷帮上开孔进行施工。钻孔穿过煤层打到煤层顶板以上0.5 m。施工完1个钻孔后, 随即利用Ø115 mm钻头扩孔5 m。
2.3.3封孔抽放
每打完1个抽放钻孔, 先用CF-2型机械快速封孔器进行封孔, 并连接到集流器上抽放。在打完1组钻孔后, 抽放钻孔改用聚氨酯和6 m (3 m+3 m) Ø40 mm埋管进行永久封闭, 封孔深度不少于5 m, 里段留1 m花管进行抽放。
2.3.4抽放监控
在集流器上每个钻孔支管连接处安装阀门和孔板流量计, 用于测定单孔瓦斯浓度和单孔瓦斯抽放量。
2.3.5钻孔报废
当预抽钻孔流量突然增大或瓦斯浓度小于5%时, 将该钻孔关闭停止抽放。
3施工技术分析
3.1底板抽放巷实际施工情况
21061工作面回风巷底板抽放巷2008年2月开口施工, 2008年11月施工完成, 距工作面回风巷水平投影距离为15～20 m (中—中) 。
21061工作面运输巷底板抽放巷2008年9月开口施工, 2009年4月施工完成, 距工作面回风巷水平投影距离为15～20 m (中—中) 。
2条巷道内抽放钻场规格均为3.2 m (高) ×3.2 m (宽) , 采用锚喷网半圆拱支护。
3.2抽放效果
由于21061运输巷底板抽放巷钻孔施工时间较短, 抽放时间较短, 考察效果不明显, 故重点对21061回风巷底板抽放巷抽放情况进行了考察。
(1) 钻孔数量。
共施工抽放钻孔642个, 因有水或瓦斯浓度低关闭175个, 现实际抽放467个。其中1#钻场21个, 2#钻场25个, 3#钻场35个, 4#钻场35个, 5#钻场35个, 6#钻场35个, 7#钻场35个, 8#钻场35个, 其余为巷帮钻孔。
(2) 钻孔进尺。
平均见煤岩孔长40 m, 平均穿煤长15 m。21061回风巷底板抽放巷钻孔总进尺35 310 m, 其中岩孔25 680 m, 煤孔9 630 m。
(3) 瓦斯抽放量。
Ø300 mm孔板流量计平均浓度为7%, 平均流量9.932 m3/min, 最早钻孔于2008年3月15日施工, 从4月开始计量, 截至2009年11月底, 共抽放瓦斯740 584.26 m3。掘进期间瓦斯浓度曲线如图2所示。
(4) 掘进进尺情况。
21061运输巷、回风巷从2009年7月开始掘进, 7月回风巷完成掘进进尺32.0 m, 运输巷完成进尺37.0 m, 8月回风巷完成掘进进尺58.0 m, 运输巷完成掘进进尺29.0 m, 9月回风巷完成掘进进尺41.9 m, 运输巷完成掘进进尺38.5 m, 10月回风巷完成掘进进尺89.9 m, 运输巷完成掘进进尺33.4 m, 11月回风巷完成掘进进尺67.0 m, 运输巷完成掘进进尺32.0 m。
(5) 技术指标分析。
从21061运输巷、回风巷掘进期间瓦斯浓度对比曲线可以看出, 21061运输巷掘进期间瓦斯浓度明显比21061回风巷掘进期间瓦斯浓度要高, 而且从近5个月掘进进尺情况可以看出, 21061 回风巷掘进进尺也明显比运输巷掘进进尺要高。有突出危险性掘进工作面未采取底板抽放巷措施时, 煤巷掘进工作面掘进进尺为25～30 m/月, 并且在掘进过程中经常出现瓦斯异常涌出的现象。在采取了区域防突措施后, 进尺已有了明显提高, 最高时达到89 m/月, 进尺比未采取区域防突措施的煤巷掘进工作面提高了近2倍, 同时掘进期间瓦斯浓度明显降低。
4效益分析
(1) 安全效益。
在采取了底板抽放巷抽放措施后, 在突出危险掘进面前方形成一个预抽卸压带, 使掘进工作面突出危险性得到有效降低, 提高了掘进工作面安全系数;同时利用底板抽放巷对回采工作面煤层瓦斯进行预抽, 提前对回采工作面消突和降低回风巷道内瓦斯浓度, 保证了工作面实现安全回采, 为职工创造安全工作环境。
(2) 经济及社会效益。
在进行了底板抽放巷施工后, 突出危险掘进工作面的进尺明显提高, 月进尺提高近2倍, 可节约资金1 000元/m, 月节约资金30 000～40 000元, 同时使采掘接替紧张局面得到有效缓解, 为矿井实现可持续发展创造有利条件。
5存在问题及改进方向
5.1存在问题
(1) 从瓦斯浓度曲线以及掘进进尺情况可以看出, 21061运输巷、回风巷虽然在采取区域防突措施后掘进进尺得到了明显提高, 但当前掘进进尺完成情况还无法满足矿接替计划需要, 尤其21061运输巷掘进进尺相对偏低。究其原因, 是21061运输巷底板抽放巷施工到位时间与21061运输巷开口时间相距过短, 无法实现足够的预抽时间, 所以掘进期间出现预测预报指标超标及瓦斯异常现象较为频繁, 影响了掘进进尺的提高。
(2) 由于大平煤矿是集团公司率先采取底板抽放巷措施的矿井, 并无经验可循, 在投入大量资金及人力、物力后, 施工的底板抽放巷目前并未达到理想效果, 仍需采取局部防突措施进行补充。
5.2改进方向
(1) 必须保证底板抽放巷有足够的抽放时间, 21061回风巷底板抽放巷抽放时间比运输巷抽放巷抽放时间多近半年时间, 所以21061回风巷掘进进尺相对运输巷要高很多。
(2) 在采取了底板抽放巷措施后, 应对底板抽放巷抽放效果进行详细考察, 在确保安全的前提下, 应逐渐减少局部措施采取次数, 增加掘进时间, 保证实现快速掘进。
6结语
通过采取底板抽放巷预抽煤层瓦斯措施, 不但解决了与煤层近距离接触式消突及瓦斯治理措施执行过程中的危险性, 而且有效提高了突出危险掘进面的单进及工效, 为矿井实现长治久安创造了有利条件。
摘要：为了有效防治三软突出煤层突出危险性, 对大平煤矿21采区煤层采取区域防治煤与瓦斯突出措施, 利用底板抽放巷施工穿层预抽钻孔以及水力冲孔措施, 提前对煤巷掘进工作面掘进区域煤层瓦斯进行预抽, 降低了突出危险掘进面的突出危险性, 保证了安全掘进, 有效提高了突出危险掘进工作面的单进水平。
关键词：三软突出煤层,区域防突,煤层瓦斯抽放
煤矿采煤生产的区域防突技术措施 篇2
1 开采保护层
1.1 保护层采动作用的基本规律
保护层开采后, 周围的煤岩层向采空区移动, 采空区上方的岩体冒落并形成冒落拱, 采空区下方的岩体向采空区膨胀形成裂隙, 使采空区上下方煤岩体产生应力、透气性、瓦斯压力、位移等变化。按被保护层参数的变化把其大致划分为正常应力带、集中应力带、保护卸压带和应力恢复带。
1.2 保护层保护范围的确定
1) 沿走向顶底板煤岩体中保护 (卸压) 范围。一是开采上保护层时沿煤层走向的保护范围向深度方向收敛。二是开采下保护层时沿煤层走向的保护范围向高度方向发散。
2) 沿倾向顶底板煤岩体中保护 (卸压) 范围。开采上保护层时, 沿煤层倾向的保护范围向深度方向收敛。开采下保护层时, 沿煤层倾向的保护范围向高度方向发散。
3) 煤柱影响带的确定。煤柱的影响能传播到100m以上, 20m宽的煤柱具有较强的支撑能力, 4m~6m宽的煤柱在回采过程中基本被压碎。对于宽煤柱, 其影响范围应根据走向和倾向保护卸压角确定。
1.3 保护层作用机理
被保护层卸压提高了瓦斯排放能力, 瓦斯的不断涌出造成瓦斯压力下降和煤的力学强度增高。卸压作用是造成其他因素变化的依据, 起着决定性作用。而层间距较大对瓦斯排放作用不利, 所以, 要配合瓦斯抽采。
开采保护层结合抽采瓦斯时, 被保护层的应力状态、瓦斯动力参数和力学性质出现重大变化后, 未恢复到原有状态, 所以, 保护作用是一个不可逆过程, 不可能随时间的延长而全部消失。
1.4 保护层开采应用条件及应注意的问题
1) 保护层开采的应用条件。保护层开采一般要具备三个条件:即煤层群开采;合理的层间距;无突出或冲击地压等动力现象的煤层。在生产实践中, 一些矿井要同时具备以上三个条件较为困难, 要研究扩大保护层应用的途径;一是以弱突出煤层作保护层。在煤层群开采中各煤层都具有突出危险性时, 要研究选择突出危险性较弱的煤层作为保护层先开采, 以对突出危险性较大煤层进行保护。采用瓦斯预抽、局部防治突出的措施开采弱突出煤层;二是结合抽采瓦斯扩大保护作用。对远距离保护层, 虽然保护层开采已卸压, 但未形成沟通裂隙, 瓦斯不易排出, 保护效果不明显。此时, 运用保护层的卸压作用对被保护层进行瓦斯抽采, 使保护层瓦斯排放充分, 突出危险性消失。对近中距离保护层开采, 也必须结合瓦斯抽采, 以减少保护层开采时的瓦斯涌出量, 加大对被保护层的保护效果。
2) 保护层开采应注意的问题。一是开采保护层时, 要尽可能不留煤柱或留小煤柱 (4m~6m) 。一定要在留煤柱时在采掘工程平面图上标记, 以划定保护范围。对煤柱影响带, 突出危险性比原始状态大;二是被保护层采掘工作面尽可能布置在保护范围内, 降低其突出危险;三是对不同矿井、保护层和被保护层, 保护层的保护参数及保护效果要进行实地考察。指导采掘和防突设计。
2 预抽煤层瓦斯
开采单一的突出危险煤层和无保护层可采的突出煤层群, 应预抽煤层瓦斯避免煤与瓦斯突出。瓦斯的煤层透气性系数较好或采取煤层增透措施能使煤层透气性适合抽采的矿井。
2.1 预抽瓦斯区域防突措施主要方法
预抽瓦斯当前还没有统一分类方法, 按钻孔 (抽采井) 施工地点与煤层相对关系, 分为地面井抽采、穿层孔抽采、本煤层抽采等。为达到区域防突措施目的, 根据防突区域划分, 预抽煤层瓦斯方式有:地面井预抽煤层瓦斯及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯;穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯;顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯;穿层钻孔预抽石门;揭煤区域煤层瓦斯;顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。
2.2 不同区域防突预抽
煤层瓦斯钻孔控制范围规定穿层钻孔或顺层钻孔预抽区域防突措施的钻孔要控制区段内的开采块段和锥条工作面巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制工作面巷道外侧的范围是:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m, 下帮至少10m, 其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m, 以上都是沿层面的距离。
2.3 区域防突预抽瓦斯有效性指标
一是预抽后区域煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa;二是在煤层进行采掘作业时, 仍要用工作面预测方法进行抽采效果验证;三是在验证过程中抽采效果没有达到消除突出危险时, 要采取局部防突措施。
2.4 区域防突预抽瓦斯有关技术要求
一是预抽煤层瓦斯钻孔要在整个预抽区域内均匀布孔;钻孔间距按实际考察的煤层有效抽采半径确定;二是预抽钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔深度不得小于5m, 顺层钻孔的封孔深度要大于5m。钻孔孔口抽采负压要大于13k Pa;三是采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时, 要做好各个钻孔的各项参数施工记录及抽采参数的观测记录;四是在未受保护煤层中施工钻孔时, 必须采取防治瓦斯突出措施。
摘要：保护层, 即卸压层, 是在煤层群开采中, 某部分煤层具有煤与瓦斯突出或冲击地压等动力显现特点, 而另部分煤层不具有这种动力显现特点或不明显;这时, 按照赋存关系, 选择某层不具有动力显现特点或不明显的煤层先行开采, 而具有动力显现特点的煤层在其邻近层开采后再开采。本文主要阐述了开采保护层、预抽煤层瓦斯等技术问题。
关键词：煤矿,区域,突出,技术
参考文献
[1]袁亮.低透高瓦斯煤层群安全开采关键技术研究.岩石力学与工程学报, 2008.
[2]曾伟雄.扶珂煤矿煤与瓦斯突出防治技术研究.科技致富向导, 2011.
[3]陈冬冬等.突出煤层回采工作面区域消突措施研究.煤, 2011.
[4]孙祺等.立体防突措施在急倾斜突出煤层中的应用.现代矿业, 2010.
区域防突 篇3
关键词：近距离突出煤层群,保护层开采,区域联合防突
0 引言
近年来, 近距离突出煤层群赋存的矿井在逐渐增加, 发生突出事故的情况时有发生, 严重制约了矿井的安全高效生产, 近距离煤层防突问题越发严重[1,2,3]。根据相关要求, 突出煤层采掘前必须严格执行“四位一体”的综合防突措施[4]。对于近距离突出煤层群赋存条件的情况, 必须考虑联合防突。针对该问题, 以某矿近距离突出煤层群为研究对象, 对近距离突出煤层群区域联合防突技术进行了研究, 将为矿井的安全开采提供技术保障, 也可以为其他类似矿井的联合防突工作提供指导。
1 矿井及试验区概况
矿井位于贺兰山煤田的石炭井矿区, 井田内共含可采煤层7层, 其中上组煤分别为3#、4#、5#煤层, 下组煤分别为8#、9#、10#、13#煤层。矿井目前正在开采第三水平的煤层, 4#和5#煤层在该水平+900m~+970m标高具有突出危险性。试验区位于矿井三水平南翼首采区三阶段, 该区域4#煤层平均厚度6.4m, 下伏5#煤层平均厚度5.6m, 煤层平均层间距5.5m, 煤层倾角24°。4#煤层上覆为不具有突出危险性的3#煤层, 平均厚度3.2m, 距4#煤层24m。4#煤层瓦斯压力0.36~0.85MPa, 瓦斯含量6.0~7.1m3/t, 5#煤层瓦斯压力0.27~0.80MPa, 瓦斯含量3.7~5.1m3/t。
2 区域联合防突技术方案
2.1 开采保护层
保护层开采是最有效、最经济的区域性防突措施, 在条件允许情况下, 矿井一般都应该优先选择开采保护层[4,5]。研究区域4#、5#煤层均具有突出危险性, 可以考虑将下伏8#煤层或上覆3#煤层作为保护层优先开采。根据《防治煤与瓦斯突出规定》的要求, 缓倾斜和倾斜煤层上、下保护层开采的最大保护垂距分别为50m和80m。研究区域上覆3#煤层距4#、5#突出煤层平均层间距分别为24m和29.5m, 处于最大保护垂距范围内;下伏8#煤层距4#、5#突出煤层平均层间距分别为88m和82.5m, 处于最大保护垂距之外。因此, 只能考虑将3#煤层作为4#、5#突出煤层群的上保护层优先开采。
根据试验区域煤层赋存条件及工作面巷道布置情况, 上保护层3#煤层开采对4#、5#被保护层的保护范围可以按照《防治煤与瓦斯突出规定》的参考值来划定, 即沿倾斜方向上、下边界的保护范围卸压角为75°, 沿走向的保护范围卸压角为56°, 如图1所示。可见, 3#煤层开采后, 计划施工的4#煤层和5#煤层工作面风巷掘进条带以及工作面回采区域有一部分未在保护范围内, 其他区域均处于3#煤层工作面的理论保护范围内。
2.2 穿层钻孔预抽煤层瓦斯
在上保护层开采后, 在未保护区域内必须采取预抽瓦斯区域防突措施。由于4#、5#煤层为近距离突出煤层, 必须同时对4#、5#煤层采取预抽瓦斯区域联合防突措施。根据矿井采掘部署及矿井装备情况, 选择在5#煤层底板下方的集中巷布置钻场, 在钻场施工穿层预抽钻孔抽采有效保护范围内的卸压瓦斯以及未有效保护范围内的原始瓦斯。为了充分消除未保护区内煤层的突出危险性, 通过施工密集钻孔抽采4#、5#煤层瓦斯, 从而在区域上达到了联合消突的目的。钻孔布置如图1所示。
现场实施过程中, 根据保护层工作面的巷道布置具体情况, 确定在集中大巷 (上81、上82) 每隔30~50m施工一个钻场, 在钻场施工穿层钻孔同时抽采4#、5#煤层的瓦斯。研究区域共计施工了52个钻场, 784个钻孔, 钻孔总进尺101875.5m。钻孔终孔间距均为10~13m, 钻孔呈扇形布置, 钻孔倾角为1°~88°, 钻孔孔深为52~225m。钻孔全部采用ZDY1900S以上钻机施工, 开孔孔径Φ133mm, 终孔孔径Φ113mm, 封孔长度为8m。
3 联合防突实施效果分析
3.1 瓦斯抽采效果
根据现场瓦斯抽采考察统计, 保护层开采期间, 抽采钻孔单孔浓度2.8%-78.2%, 主管平均浓度11.75%, 抽采负压16k Pa, 抽采主管瓦斯流量达到185.8m3/min。研究区域4#煤层可采储量142.35万t, 原始瓦斯储量为1010万m3, 钻孔抽采瓦斯总量为609.41万m3, 平均瓦斯抽采率为60.34%, 计算得到4#煤层残余瓦斯含量为2.81m3/t;5#煤层可采储量98.4万t, 原始瓦斯含量501.84万m3, 钻孔抽采瓦斯总量为231.65万m3, 平均瓦斯抽采率为46.16%, 计算得到5#煤层残余瓦斯含量为2.74m3/t, 远小于防突规定值, 瓦斯抽采效果显著。
3.2 区域联合防突措施实施效果
为了考察区域联合防突措施实施效果, 在集中巷每隔30~50m布置一组测定点, 每组测定点布置1~2个测定点, 分别施工穿层钻孔取样测定4#、5#煤层残余瓦斯含量。检验钻孔主要布置在未充分卸压区域以及预抽时间较短的位置。根据测定结果, 研究区域4#、5#煤层残余瓦斯含量最大值分别为5.683m3/t和4.667m3/t, 均满足《防治煤与瓦斯突出规定》要求, 且施工测定钻孔时无瓦斯动力现象发生, 因此可得出保护层开采结合穿层钻孔预抽瓦斯区域防突措施的实施取得了较好的效果。
4 结论
结合矿井煤层及瓦斯赋存条件, 确定将无突出危险性的3#煤层作为4#、5#近距离突出煤层的保护层优先开采, 并在有效卸压范围内采用穿层钻孔抽采卸压瓦斯, 在有效卸压范围外区域, 选择底板密集穿层钻孔联合抽采瓦斯区域防突措施。现场考察得到4#、5#煤层瓦斯抽率分别为60.34%和46.16%, 实测4#、5#煤层最大残余瓦斯含量分别为5.683m3/t和4.667m3/t, 均满足规定要求。因此, 区域联合防突措施的实施, 有效降低了4#、5#突出煤层群的突出危险性。
参考文献
[1]付建华, 程远平.中国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策[J].采矿与安全工程学报, 2007, 24 (3) :253-259.
[2]赵训, 黄永佳, 李树清, 等.煤与瓦斯突出规律及区域预测研究[J].煤炭技术, 2014, 33 (05) :23-25.
[3]单佳勇.深井强突出煤层揭煤下向钻孔瓦斯抽采成套技术[J].煤炭科学技术, 2015, 43 (01) :66-69.
[4]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
区域防突 篇4
煤与瓦斯突出是多种因素控制的复杂的矿井动力现象[1,2,3]。它能在很短的时间内, 喷出大量的瓦斯及碎煤, 在煤体中形成特殊的空洞, 并形成一定的动力效应, 煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中常发生的严重自然灾害之一[4]。我国是世界上发生煤与瓦斯突出最严重的国家之一, 累计突出次数约占世界40%以上[5]。45户重点监控的国有煤矿企业的415处矿井中, 高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井234对, 占56.4%;煤与瓦斯突出矿井142对, 占34.2%;特大型煤与瓦斯突出矿井33对, 占8.0%[6]。统计数据表明[7], 10 a来全国国有煤矿瓦斯爆炸事故有68%发生在井下掘进工作面, 而对于掘进工作面而言, 虽然煤层平巷突出次数最多, 约占突出总数的45%左右, 但是石门揭穿煤层突出强度最大, 平均强度为586.1 t, 为总平均强度的6.55倍, 且80%以上的特大型突出均发生在石门揭煤时[4]。因此, 安全高效的揭穿突出危险煤层, 是煤与瓦斯突出矿井避免重特大事故的基础和保障。而深井大断面强突出煤层多石门联合揭穿煤层, 更是一项技术性强、工艺复杂、危险程度高的难题。现以淮南矿业集团谢一矿望峰岗井深部强突出煤层多石门联合揭煤为例, 对石门揭煤两级“四位一体”, 尤其是区域性防突措施的实施, 进行进一步探讨和总结, 以形成类似条件下石门揭穿突出煤层的成功典范。
1 工程概况
淮南矿业集团谢一矿1952年投产, 设计生产能力0.3 Mt/a。由于资源即将枯竭矿井老化, 2005年与望峰岗深部井合并后设计生产能力5.0 Mt/a。谢一矿于1979年定为煤与瓦斯突出矿井, 突出煤层为C15, C13, B11b, B9b, B4b, 其中C13, B11b为强突出煤层。历年来共发生煤与瓦斯突出事故58次, 且在望峰岗井建井过程发生了我国有历史记录以来最大的立井揭煤 (揭穿C13煤层) 煤与瓦斯突出, 造成重大经济损失和人员伤亡。随着矿井开采深度的增加, 矿山压力越来越大, 瓦斯涌出量急剧上升, 煤与瓦斯突出危险性不断增强, 严重阻碍了矿井的开拓延伸。
谢一矿望峰岗井-817 m一组三条主门 (轨道、运输、回风) 是矿井深部一水平 (-820 m) 北部采区的主要功能巷道和关键开拓生根系统。其中, 轨道、运输石门设计由C15顶板分别穿过C13、B11b、B9、B8、B7、B6直至B4底板;回风石门设计由C13底板分别穿过B11b、B9、B8、B7、B6直至B4底板。目前, 轨道、运输石门距离C13煤法距6 m位置停头封闭。
而C13煤层为强突出煤层, 煤层厚度6 m, 倾角20°, -817 m C13煤层瓦斯含量为17 m3/t、轨道石门实测C13煤瓦斯压力4.6 MPa, Δp=12、f=0.28;另外, -780 m C13底板巷内施工穿层钻孔喷孔现象严重, -790 m出煤石门施工穿层钻孔时, 发生强烈喷孔。
2 防治揭煤突出的难点及对策
2.1 防治的难点
(1) 煤层突出危险性大。C13煤层为强突出煤层, 实测瓦斯压力4.6 MPa、瓦斯含量17 m3/t、Δp=12、f=0.28。
(2) 揭煤作业范围广。C13煤层厚度6 m, 倾角20°, 石门巷道由距煤层顶板法距5 m到穿过煤层进入底板法距2 m的揭煤作业范围理论值均大于60 m。
(3) 联合揭煤影响程度高。-817 m轨道石门、运输石门设计断面分别为20 m2、23 m2, 巷道掘进过程动压大, 掘后矿压显现剧烈, 而两石门有效间距小 (30 m) , 且揭煤作业范围广, 循环进尺频繁, 致使两条石门巷道揭煤过程相互影响严重。
(4) 揭煤区域应力状态复杂。该石门揭C13煤层巷道段距地表垂深在850 m左右, 且处于一个剧烈的褶皱变化带, 区域内次生断层、褶皱、节理较发育, 附近50 m范围内分布有FY-001、F13-4断层, 地应力和构造应力分布复杂。
2.2 防治的对策
揭煤区域C13煤层突出危险性大, 应力状态复杂, 揭煤作业范围广, 联合揭煤影响程度高, 传统的石门揭煤消突方法难以从根本上实现安全揭煤。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》[8]的相关要求以及现场工程实践经验, 针对深井强突出煤层多石门联合揭煤, 提出区域防突措施先行、局部防突措施补充的两级“四位一体”综合防突措施, 实现突出煤层的本质消突。
对于本次揭煤, 作为揭煤防突主要措施的区域性措施, 在不具备保护层开采的情况下, 主要是施工大面积穿层钻孔预抽煤层瓦斯。然而, 由于采用多石门联合揭煤, 揭煤区域范围大, 巷道迎头施工措施钻孔控制范围有限, 且施工下向钻孔穿透C13强突煤层难度大, 喷孔严重, 安全威胁大。基于此, 特提出强突出煤层闭合环形底板巷区域预抽消突法, 保证区域性防突措施的实现。
3 闭合环形底板巷区域预抽消突措施
3.1 区域控制范围确定
根据《防治煤与瓦斯突出规定》的相关要求, 对于缓倾斜煤层穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施, 应控制巷道轮廓线外12 m。同时, 考虑到本次石门揭煤区域的实际瓦斯地质及工程条件, 确定区域控制煤体范围为:石门巷道两帮30 m、上下各15 m (垂距) 。区域消突控制范围分别如图1、2所示。
3.2 环形闭合巷道布置
如图1所示, 在C13煤层底板中, 距离C13煤层法距16～17 m, 于标高-823 m和-845 m施工两条C13煤层底板抽采巷, 构建-817～-823 m、-823～-845 m回风联巷, 与-804～-960 m C13底板回风上山形成C13煤层揭煤区闭合环形底板巷。主要优点:
(1) 构成全负压通风系统, 避免独头巷道施工强突煤层穿层孔, 更有利于保证施工安全。
(2) 多水平底板抽采巷联合预抽消突, 有效扩大措施控制区域范围。
(3) 避免了下向及近水平孔, 降低了措施钻孔施工的难度, 保证了钻孔施工质量和控制效果。
(4) 构建环形闭合底板巷, 极大的增加了措施钻孔施工的空间, 实现了多台钻机平行作业, 降低了区域消突钻孔施工时间, 提高了揭煤效率。
3.3 预抽措施钻孔设计
本着便于施工和保证卸压效果的原则, 在环形闭合底板巷避免布置下向孔、少布置近水平孔, 开孔间距0.4 m×0.4 m, 终孔间距3 m×3 m。同时, 在石门巷道过煤关键区域, 通过上下两条底板巷, 叠加布置穿层措施孔, 形成立体网格交差钻孔布置形成, 最大限度的降低煤层瓦斯含量和应力程度。预抽措施钻孔布置如图2所示, 共布置钻孔数量2 277个, 总钻孔量7.16万m。
4 主要结论
石门揭煤是矿井防突的重点和难点, 揭煤防突已不是单一的技术措施, 而是一套完整的综合防治突出的系统工程。其中, 作为主要防突措施的区域性措施, 是揭煤防突乃至一切突出防治工作的基础, 有效的推进区域性防突措施的实施, 是推进突出矿井安全生产的前提和最有效保障。
淮南矿业集团谢一矿, 就C13强突煤层-817 m多石门联合揭煤, 通过构建环形闭合底板巷, 成功实施了大面积预抽穿层钻孔区域性措施, 实现了在石门揭煤时以区域治理措施为主、局部治理措施为辅的防突战略手段, 成为深井强突出煤层多石门联合揭煤区域防突措施实施典范。
参考文献
[1]郭德勇, 韩德馨, 王新义.煤与瓦斯突出的构造物理环境及其应用[J].北京科技大学学报, 2002, 24 (6)
[2]Shepherd J, Rixon L K, Griffiths L.Outbursts and geological structure in coal mines:A review[J].Int JRock Mech Min Sci Geomeh Abstr, 1981, 18 (4)
[3]Guo D Y, Song G T, Ku M X.Research on coal structure indices to coal and gas outbursts in Pingdingshan Mine Area[J].J Coal Sci Eng, 2002, 8 (1)
[4]于不凡.煤与瓦斯灾害防治及利用技术手册 (修订版) [M].北京:煤炭工业出版社, 2005
[5]李北平.重庆地区煤与瓦斯突出特征及其地质影响因素分析[J].矿业安全与环保, 2007, 6 (3)
[6]国家安全生产监督管理局/国家煤矿安全监察局.煤矿安全技术“专家会诊”资料汇编[A], 2005
[7]于不凡, 王佑安.煤与瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2000
区域防突 篇5
关键词：底板巷,穿层钻孔,抽放,瓦斯防治,概况,技术应用,煤矿事业,条带区域
作为我国基础能源, 煤炭在国民经济发展中具有至关重要的作用。瓦斯作为长期影响煤矿生产安全的重要因素, 在不断加大矿井开采深度的同时, 瓦斯压力也随之不断提升, 随着社会经济的不断发展及科学技术的不断进步, 在扩大采掘工作机械化的过程中, 也不断增加了采掘强度, 这种情况的大量出现, 将引发严重的瓦斯灾害。如2014年6月3日重庆万盛经开区南桐矿业公司砚石台煤矿井下4406S2回采工作面发生一起重大瓦斯事故。其中5人安全升井, 1人受伤, 22人死亡。面对日益严重的瓦斯危害, 人们越来越重视瓦斯防治工作。
1瓦斯的概况
瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期, 在厌氧菌作用下, 纤维素和有机质分解形成。煤矿瓦斯是指天然气, 在成煤过程中植物产生大量气体, 也被叫做煤层气。腐植型有机质, 由细菌分解后, 将形成瓦斯, 随后不断增加沉积物埋藏深度, 在高温、高压作用下, 煤层进入煤的碳化变质阶段, 将减少煤的挥发性, 增加固定煤, 形成大量瓦斯, 并在煤层与岩层孔隙与裂隙内进行存留。
作为一种热—链式反应, 瓦斯爆炸内爆炸混合物进行相应能量吸收后, 即可断裂反应分子, 分离成游离基 (2个或2个以上) 。在一定条件下, 将进一步分解各个游离基, 进行游离基的再产生 (2个或2个以上) 。以此重复, 在游离基不断增加的同时, 其化学反应也逐渐加快, 最后形成燃烧或爆炸式氧化反应。因此, 瓦斯爆炸是在一定温度作用下相应浓度甲烷、氧气产生激烈氧化反应。在空气内瓦斯浓度在55%以上, 将导致人快速窒息死亡, 是煤矿生产中重要的安全事故。
2底板巷穿层孔预抽瓦斯区域防突技术的应用
底板巷穿层孔预抽瓦斯区域防突技术作为瓦斯防治的重要技术之一, 其技术水平的高低将直接影响到煤矿开采的进度及安全性, 为此施工单位必须严格按照相关技术规定, 与区域实际情况相结合, 选用与之相适应的技术、方式, 规范施工流程, 才能提高煤矿开采的安全性, 才能实现煤矿事业的经济效益与社会效益。
2.1区域概况
某煤矿工作面地面标高在+158.15米到+187.29米之间, -300米到-380米为工作面标高, 掘进工作面起伏较为平缓。890米为该工作面走向长度, 129米为倾向长度, 4.77米到11.5米之间为煤厚度, 一般厚度控制在8.39米。-21度到-28度之间为煤层倾角, 一般控制在25.3度。工作面范围内具有较为简单的地质构造, 掘进范围必须穿过74—7背斜翼部, 150米为轴部到切眼上口的距离, 因构造条件的制约, 煤层具有较大变化, 将导致倾角不稳定, 局部顶板将产生凹凸不平等现象。工作面揭露1条断层6F5断层, 69度为其走向, 159度为其倾向, 55度为其倾角, 7米为其落差值, 位于切眼上口向下40米的位置, 对瓦斯具有相应的影响。本区域瓦斯原有含量为每立方16.87t, 1.41Mpa为瓦斯压力, 煤层透气性系数每平方为1.2到1.8Mpa·d, 归属于抽放煤层, 0.24为煤的坚固性系数。
2.2条带区域防突机理
保护层开采及煤层瓦斯预抽是现阶段区域防突技术的两大类型。作为效果良好的防突措施, 预抽煤层瓦斯在本煤矿工作中得到了广泛地应用。底板抽放巷穿层钻孔条带区域预抽是将大量密集钻孔打在突出煤层巷道或其两边相应范围内, 卸压媒体区域, 并将瓦斯抽放, 将其潜能释放出来, 随后在相应时间段内进行煤层瓦斯预抽, 进一步降低瓦斯压力和瓦斯含量, 进而产生煤层收缩变形、地应力降低、提升透气系数等, 最终实现煤巷掘进突出危险性消除的目标。
2.3底板抽放巷区域防突技术的应用
(1) 底板抽放巷设计与施工。该底板抽放巷走向长度为980米, 与煤层岩柱厚度相距10到20米的老底灰黑色、细粒砂岩内, 选用U型拱锚网喷支护作为底抽巷支护, 3.6m X3.4m为其断面。在底板抽放巷施工过程中, 为确保穿层钻孔质量, 必须同时进行预抽与巷道掘进施工, 遵循相关规定, 在巷道一边底抽巷两帮交错掘钻场, 将其间距合理控制在15到20米之间。
(2) 穿层钻孔技术施工。该底抽巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯顺着走向对下顺槽条带进行有效控制, 钻孔顺着其倾向对巷道位置进行布设控制, 确保在其上帮轮廓线外20米以上, 下帮10米以上。将一组钻场设置在抽放钻场内, 7排抽放钻孔设置在各组钻场, 5个为一排, 钻孔数量为35个, 5米为钻孔终孔间距。选用立固安与水泥砂浆相互配合的方式对钻孔进行封孔施工, 一般将其深度控制在8米, 并对其抽放浓度、流量进行充分了解与分析, 确保集流器与抽放泵站主管路相连接, 进行抽放施工。
(3) 穿层钻孔抽放效果。13307.5米为穿层钻孔施工抽放煤孔长度, 瓦斯累计抽出143.22万立方米, 55%为瓦斯总抽放率。穿层钻孔抽放在底板抽放巷进行, 岩石钻孔内设置封孔段, 在动压及其他情况下影响不大, 能够确保封孔的紧密性, 瓦斯单组抽放浓度可超过1/3, 瓦斯浓度可在大于15%的范围进行稳定, 由此可见, 该方式具有良好的抽放作用。
(4) 穿层钻孔区域措施。在该底抽巷进行6个月区域瓦斯治理预抽煤层瓦斯作业后, 区域措施效果检测可通过煤层残存瓦斯含量方式进行测定。检验测试点可设置在煤巷条带间隔50米的位置, 确保其分布的均匀性, 在较为复杂的地质下, 可进行检验测试点的增加。
3结束语
综上所述, 伴随科学技术的不断进步, 我国煤矿开采安全管理技术水平也得到了极大的提升。瓦斯防治效果是否良好直接关系着煤矿开采施工的质量与安全。底板巷穿层孔预抽瓦斯区域防突技术在煤矿开采瓦斯防治中的广泛应用与推广, 对煤矿爆炸事故率可以有效降低及控制, 为此, 施工单位必须重视该技术的应用, 不断研究与改进技术, 提升技术水平, 为煤矿事业的可持续发展提供可靠的保障。
参考文献
区域防突 篇6
关键词：高瓦斯防突区域,爆破技术,光面爆破,炮眼布置
所谓汽车倒车, 就是通过驾驶员的操作, 将车由静止状态经动力传递到汽车向后行驶的过程。
倒车行驶, 由于受视线的限制, 看不清车后的道路情况, 又加之转向的特殊性, 控制转向的位置又起了变化, 所以, 比车辆前进较困难一些, 没有同前进时的转向方便、灵活、准确。
很多新手是谈倒车色变, 虽经反复练习, 总是不得要领, 以致更加丧失了独自开车出门的信心。这里介绍几点小经验, 来帮助大家解决这个难题。有一种错误概念, 说倒车只要看左右反光镜和后视镜就可以了, 事实上, 这远远不够, 因为新手本来就不大习惯看镜子, 更何况倒车时后面难免会有行人和自行车, 所以我们提倡养成倒车回头看的好习惯。而将看左右反光镜和后视镜作为辅助手段。
倒车车速不得高于7km/h (2米/秒) , 较慢的速度能给人留有更多的观察和打轮余地。对新手来说, 必要的联系很有好处, 而且, 做完一次动作, 无论感觉成功与否都先下车, 前后左右观察一番, 找到下一次改进的感觉, 如此反复, 定会收到事半功倍的效果。停车入位一般有两种情形, 一种是路边停车, 一种是停车场停车。在这两种情形下, 停车技巧略有区别。只要学会了这些, 其他问题也能迎刃而解。倒进车位是绝招, 倒车时别忘了打转向灯示意。车与马路牙子相距10c m~20c m为宜, 大概就是一个反光镜的宽度。倒车前首先看清车后的情况, 估计好倒车的行进路线, 确定车头是否会碰到障碍物, 倒车时尽量不要踩油门, 控制车速不要太快。根据车尾行进方向的需要, 用左手转动方向盘:如果车尾需要向右后方行进, 则将方向盘向右转动;反之, 则将方向盘向左转动。实际上这和汽车向前行驶时的转向操作是一致的, 记住这点就不会打错方向而手忙脚乱了。在倒车过程中不要一直看着车后, 在确认车后安全的前提下, 需要不时地观察左右后视镜, 注意障碍物与车身之间的距离, 并据此利用方向盘来修正车身后退时的位置。
如果觉得在倒车过程中, 车头有可能会碰到障碍物, 则还需要在适当的时候看看车前。特别是在方向盘转动幅度较大的情况下, 由于汽车在转向过程中, 转向轮的转弯半径要大于后轮的转弯半径, 在倒车时车头部向外甩的幅度也大, 所以一定要注意车头避免碰擦。不要养成原地打方向盘的习惯, 这样更容易损坏车辆, 而且打起来也很费事。
路边停车时还要注意三点:第一, 在倒车过程中要注意后方的机动车、非机动车以及行人。第二, 不管用哪种方法切入时都要注意, 在回轮过程中, 掌握好回轮的速度, 以免车的右后侧或右前侧与后车的左前侧或前车的左后侧相蹭。第三, 千万不要逆向停车, 否则你很有可能会领到一张交通罚单。
(盐城师范学院)
技校学生如何掌握安全倒车技巧●孙晓庆
参考文献
[1]黄喜贵.爆破工[H].北京:煤炭工业出版社, 2003
区域防突 篇7
贵州煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大, 开采煤层多为高瓦斯近距离煤层群, 瓦斯治理难度较大, 严重影响了煤矿企业安全、高效生产[1,2,3]。尤其是近年来, 随着西部大开发的实施, 贵州大多新建矿井为煤与瓦斯突出矿井, 在进行保护层开采时, 首采面多属突出煤层, 煤与瓦斯突出危险性大, 因此采用何种区域防突技术可有效解决首采面煤与瓦斯突出问题和确保首采面安全快速掘进急需考察和研究。
为了保证煤矿的安全、高效和可持续发展, 根据国家颁布的相关规定[4,5], 突出煤层工作面采掘前必须采用区域综合防突措施进行消突。目前区域防突措施主要有保护层开采和预抽煤层瓦斯, 但对于首采面为保护层的突出煤层工作面而言, 只能采用预抽煤层瓦斯可作为其区域防突技术。由于顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域消突措施存在着区域消突时间长、消突措施周期性强、消突效果不理想等问题, 易造成矿井“抽、掘、采”失衡。作者以松河矿井近距离高瓦斯突出煤层群开采为背景, 采用顶板巷施工穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯的区域防突技术, 保证了松河矿井首采面的安全快速掘进, 取得了良好的安全和经济效益。
1 矿井概况
松河矿井位于贵州省六盘水市盘县北部, 隶属贵州松河煤业发展有限责任公司, 设计生产能力240万t/a。松河矿井属煤与瓦斯突出矿井, 开采煤层多为属薄及中厚近距离煤层群, 地质条件较为复杂, 主要可采煤层瓦斯含量高, 瓦斯压力大。首采煤层3#煤层具有突出危险性, 其最大瓦斯含量为15.5m3/t, 实测最大煤层瓦斯压力为2.23MPa。
松河矿井首采工作面 (1031工作面) 位于矿井一采区第一区段, 布置在3#煤层中, 煤层赋存条件复杂, 平均煤厚2.5m, 煤层倾角23°~34°, 工作面走向长2095m, 倾向长230m。
2 矿井煤层赋存及瓦斯情况
松河矿井属近距离高瓦斯突出煤层群开采, 根据矿井设计, 目前矿井只对上、中煤组进行开采, 其中主要可采煤层有1+3#、4#、5#、6#、9#、10#、11#、12#、15#、16#、17#、18#煤层, 平均煤层间距为9.0~27m以上煤层顶板粉砂岩、细砂岩为主, 底板粉砂质泥岩、泥岩或炭质泥岩居多, 倾角20°~34°, 煤层其他赋存特征如表1所示。另外, 本采区1#煤层薄、煤层赋存不稳定, 且大部分区域存在与3#煤层合并的现象, 因此首采3#煤层。目前矿井实测最大瓦斯含量为15.5m3/t (3#煤层) 、最大瓦斯压力为3.6MPa (12#煤层) , 部分可采煤层瓦斯参数实测结果如表2所示。
3 首采工作面区域防突技术分析及应用
3.1 首采工作面区域防突措施现状分析
目前区域防突措施主要有保护层开采和预抽煤层瓦斯, 但对于首采作为保护层的工作面而言, 只能采用预抽煤层瓦斯作为其区域瓦斯防突措施。目前众多矿井考虑到施工专用瓦斯抽采巷成本、费用高等原因, 其在对首采工作面区域瓦斯治理时一般采用顺层钻孔预抽煤巷掘进条带煤层瓦斯的区域防突措施, 而不采用效果较好的穿层钻孔预抽区域防突技术;因而易造成区域消突时间长、消突效果不理想、消突成本增加等问题, 进而导致瓦斯事故的发生。
3.2 松河矿井首采工作面区域防突措施分析
3.2.1 首采工作面区域防突措施分析
目前松河矿井现开采上煤组, 主要开采1+3#、4#、5#等煤层, 煤层间距较近 (小于10m) , 根据上煤组煤层赋存情况, 在选择开采保护层时为了不破坏其他煤层的开采条件, 宜采用上保护层开采, 即选择1#煤层作为保护层开采;但在一采区1#煤层薄、煤层赋存不稳定, 且大部分区域存在与3#煤层合并的现象, 因此, 松河矿井首采3#煤层。由于松河矿井3#煤层为突出煤层, 按照《防治煤与瓦斯突出规定》, 在突出煤层掘进前必须采取区域防突措施对采掘区域进行区域消突。
通过以上对区域防突措施的分析, 对于松河矿井首采面 (1031工作面) 区域消突措施而言, 只能采用预抽煤层瓦斯区域防突措施。由于3#煤层为突出煤层, 且煤层含有软分层, 施工顺层预抽钻孔较为困难。同时, 根据《防治煤与瓦斯突出规定》的要求, 当穿层钻孔预抽和顺层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施均可施工时, 应当优先选择穿层钻孔预抽的区域防突措施, 因此松河矿井首采工作面采用专用瓦斯抽采巷, 施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯, 作为其区域防突措施。
由于松河矿井上煤组煤层间距比较小, 不宜布置底板抽采巷;间距较大的煤层 (51和62) 煤层赋存又不稳定, 易造成误揭煤层等问题。同时, 也考虑到在工作面回采时, 邻近的煤层瓦斯势必会大量涌出, 将大大增加工作面瓦斯治理的难度, 因此, 采用在1031工作面煤层顶板布置专用瓦斯抽采巷, 施工穿层钻孔预抽回采区段煤层瓦斯的区域防突措施。在工作面回采时, 回风顺槽上方的专用瓦斯抽采巷又可作为高位巷抽采采空区卸压瓦斯, 起到“一巷两用”的瓦斯治理效果。
3.2.2 专用瓦斯抽采巷布置层位分析
为了使专用瓦斯抽采巷在工作面回采时作为高位巷较好地抽采瓦斯, 一般将抽采巷道布置在采空区冒落带上部的裂隙带内。而裂隙带的高度与覆岩岩性及地层结构特征、开采高度、采区面积、煤层倾角、开采方法和顶板管理方法等因素有关。根据矿井采空区裂隙带高度HL统计公式[10]HL=100m/ (3.1m+5.0) ±4.0, 其中m为开采煤层厚度。通过工作面实际采高1.7m可以计算松河矿井首采工作面的HL为12.5~20.5m。根据煤层赋存实际情况, 将首采工作面专用瓦斯抽采巷布置在距离煤层垂距15m左右、距离回风顺槽25m的位置。
3.3 首采工作面区域防突措施应用
3.3.1 区域防突措施实施
在1031工作面运输巷和回风巷掘进前, 在各自上方平距25m和垂距20m处施工专用瓦斯抽采巷 (如图1所示) , 在各自抽采巷内间隔60m施工一钻场, 用于施工穿层条带预抽运输巷和回风巷条带煤层瓦斯。穿层钻孔孔深以穿过3#煤层为准, 控制巷道煤层走向长60m、上帮20m、下帮20m的范围, 1031瓦斯抽采下巷穿层钻孔布置如图2所示。
3.3.2 区域防突措施抽采情况
在松河矿井首采工作面区域防突措施抽采期间, 对其抽采上巷及抽采下巷各钻场的抽采总量及平均抽采浓度进行了统计, 如图3、4所示。其中, 在1031抽采上巷各钻场抽采期间, 共抽采瓦斯量80.5万m3, 钻场平均瓦斯抽采浓度最高为35%;在1031抽采下巷各钻场抽采期间, 共抽采瓦斯量76.2万m3, 钻场平均瓦斯抽采浓度最高为32%。
4 区域防突措施效果考察及分析
4.1 区域防突措施效果考察
4.1.1 区域防突防突措施效果检验
按照《防治煤与瓦斯突出规定》的要求和根据现场实际条件, 在松河矿井1031工作面抽采上巷和抽采下巷采用直接测定残余瓦斯压力的方法对预抽区域进行效果考察。其中在1031工作面回风巷共布置检验测试孔45个, 在1031工作面运输巷共布置检验测试孔40个。
其中, 1031抽采上巷区域防突措施效果检验最大残余瓦斯压力值为0.52MPa, 最小残余瓦斯压力值为0.18MPa, 残余瓦斯压力P分布如图5所示;在1031抽采下巷区域防突措施效果检验最大残余瓦斯压力值为0.48MPa, 最小残余瓦斯压力值为0.16MPa, 残余瓦斯压力P分布如图6所示。
4.1.2 区域验证
按照《防治煤与瓦斯突出规定》的要求, 1031工作面运输巷 (回风巷) 在掘进前采用工作面预测的方法对无突出危险区进行区域验证, 且要求工作面每推进10~50m至少进行2次区域验证。通过对1031工作面运输巷 (回风巷) 的区域防突措施效果考察, 残余瓦斯压力均小于0.74MPa, 因此属于无突出危险区域。但在1031工作面运输巷 (回风巷) 工作面掘进前, 应采用工作面预测方法进行区域验证。验证指标采用钻屑解吸指标K1值和钻屑量S值, 其中指标临界值K1值为0.5 m L· (g·min1/2) -1, S值为6kg·m-1。
1031工作面运输巷区域验证最大钻孔钻屑解吸指标0.08≤K1≤0.43m L· (g·min1/2) -1, 平均值为0.21m L· (g·min1/2) -1;最大钻屑量2.2≤S≤3.6kg·m-1, 平均值为2.8kg·m-1。1031工作面回风巷区域验证钻孔最大钻屑解吸指标0.04≤K1≤1.1m L· (g·min1/2) -1, 仅有1组超标 (K1值为1.1、施工排放钻孔二次效果检验消突) , 平均值为0.19m L· (g·min1/2) -1;最大钻屑量2.4≤S≤3.1kg·m-1, 平均值为2.7kg·m-1, 区域消突效果明显。1031工作面运输巷区域验证实测最大K1值及S值如图7和图8所示, 1031工作面回风巷区域验证实测最大K1值及S值如图9和图10所示。
4.2 区域防突措施效果分析
松河矿井首采工作面采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施, 从采用实测残余瓦斯压力对其防突措施的效果检验来看, 在1031抽采下巷和上巷区域防突措施效果检验最大残余瓦斯压力值分别为0.48MPa和为0.52MPa, 均小于残余瓦斯压力临界值0.74MPa, 预抽煤巷煤层瓦斯效果较好。同时, 在工作面掘进前, 采用钻屑解吸指标K1值和钻屑量S值在无突出危险区域进行区域验证, 结果表明1031运输巷区域验证最大钻孔钻屑解吸指标0.08≤K1≤0.43m L· (g·min1/2) -1, 钻孔最大钻屑量指标为2.2≤S≤3.6kg·m-1, 1031运输巷区域验证消突率为100%;1031回风巷区域验证钻孔最大钻屑解吸指标0.04≤K1≤1.1m L· (g·min1/2) -1, 仅有1组为1.1;钻孔最大钻屑量指标为2.4≤S≤3.1kg·m-1, 1031回风巷区域验证消突率为98.7%。因此, 从采用残余瓦斯压力考察预抽效果和采用钻屑指标对预抽效果进行区域验证来看, 松河矿井首采工作面区域防突措施效果很好, 保证了工作面的安全快速的掘进和矿井的提前达产。
5 结语
1) 结合松河矿井煤层及瓦斯赋存特点, 对近距离高瓦斯突出煤层群首采面区域防突进行了分析, 表明首采面为突出煤层的宜采用布置专用瓦斯抽采巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突技术。
2) 针对近距离高瓦斯突出煤层群首采面瓦斯涌出特点, 宜在首采面上方布置专用瓦斯抽采巷, 不仅可达到消除开采煤层区域煤与瓦斯突出危险性的目的, 而且在工作面回采时又可作为高位巷抽采采空区卸压瓦斯, 起到“一巷两用”的瓦斯治理效果。
3) 通过采用残余瓦斯压力考察穿层钻孔预抽效果和采用钻屑指标对预抽效果进行区域验证来看, 预抽效果检验消突率为100%, 区域验证消突率在98.7%以上。因此, 采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施有效地解决工作面瓦斯突出问题, 具有良好的推广应用价值。
摘要：为了解决近距离高瓦斯突出煤层首采工作面煤与瓦斯突出的问题, 在对目前松河矿井首采工作面煤层及瓦斯赋存分析的基础上, 确定对首采工作面采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施, 并采用残余瓦斯压力法和钻屑指标法分别对预抽效果进行了检验和验证, 结果表明预抽效果检验消突率为100%, 区域验证消突率在98.7%以上, 区域防突技术应用效果较好, 保证了松河矿井首采工作面的安全快速的掘进和矿井的提前达产。
关键词：穿层钻孔,突出煤层,专用抽采巷
参考文献
[1]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].修订版.北京:煤炭工业出版社, 2005
[2]程远平, 俞启香, 袁亮.煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究[J].中国矿业大学学报, 2004, 33 (2) :132-136CHENG Yuan-ping, YU Qi-xiang, YUAN Liang.Experimental research of safe and high-efficient exploitation of coal and pressure relief gas in long distance[J].Journal of China University of Mining&Technology, 2004, 33 (2) :132-136
[3]程远平, 俞启香.煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用[J].中国矿业大学学报, 2003, 32 (5) :471-475CHENG Yuan-ping, YU Qi-xiang.Application of safe and high-efficient exploitation system of coal and gas in coal seams[J].Journal of China University of Mining&Technology, 2003, 32 (5) :471-475
[4]国家安全生产监督管理总局.国家煤矿安全监察局, 防治煤与瓦斯突出规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009
[5]袁河津, 等.煤矿安全规程[M].修订版.北京:中国矿业大学出版社, 2011
[6]孙和应, 常松岭.矿井瓦斯防治技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009
[7]何国益.矿井瓦斯治理实用技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2008
[8]蔡文鹏, 刘健, 等.顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术的研究及应用[J].中国安全生产科学技术, 2013 (12) :35-38CAI Wen-peng, LIU Jian.Research and application of gas drainage technique with high-located drilling method along roof strike[J].Journal of Safety Science and Technology, 2013 (12) :35-38
[9]李维光, 刘虎华等.薄煤层采煤工作面顶板穿层钻孔瓦斯抽采试验研究[J].中国安全生产科学技术, 2014 (3) :30-34LI Wei-guang, LIU Hu-hua.Experimental study on roof crossing borehole gas drainage method in thin coal seams with long wall coalface.[J].Journal of Safety Science and Technology, 2014 (3) :30-34
[10]秦法秋, 秦刚伟.突出煤层底板抽放巷区域消突技术实践探讨[J].煤炭技术, 2010 (1) :225-227QIN Fa-qiu, QIN Gang-wei.Prominent coal seam floor drainage lane practice of regional extinction process[J].Coal Technology, 2010 (1) :225-227
[11]郝富昌, 刘明举.回采工作面区域综合防突技术存在的问题及对策[J].煤炭科学技术, 2012, 40 (3) :65-69HAO Fu-chang, LIU Ming-ju.Problems existed in regional comprehensive outburst prevention technology of coal mining face and countermeasures[J].Coal Science and Technology, 2012, 40 (3) :65-69.