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石门快速揭煤防突工艺技术及应用
来源:瓦斯所  作者:李青松  编辑:龙涛  日期:2015-05-20  点击率:453  [我要打印]  [关闭]
摘要:

引题:

关键字:

石门快速揭煤防突工艺技术及应用

李青松

(贵州省矿山安全科学研究院,贵州 贵阳 550025

  要:石门揭煤是防突工作中的重要内容,而防突工艺更是实现其高效、安全的前提。针对传统石门揭煤技术的不足,结合松河矿井的具体情况,提出了一套完整的石门揭煤防突工艺,并分析了应用效果,实现了安全快速揭煤,为其它类似条件下高瓦斯煤层群石门揭煤提供了较好的参考。

关键词:快速,石门揭煤,防突,工艺

 

一、引言

贵州省煤矿大多数开采的是高瓦斯近距离突出煤层群,煤层瓦斯含量高,突出严重。采用石门联系各煤层开采,石门揭煤次数多,石门揭煤防治煤与瓦斯突出工作量大。按照《防治煤与瓦斯突出规定》和《石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件》(MT/T955-2005)的规定,一次石门揭煤(包括打钻测压、预抽煤层瓦斯等)至少需花费23个月的时间。揭煤所需时间长,将直接影响生产矿井的采掘接替和新建矿井的建设进度。如贵州省松河矿,中央采区一区段的轨道石门和回风石门斜穿29-329-229-127-227-11817161512111096-25-141+3等煤层。其中包括181712等几个高瓦斯突出煤层,该区段煤层赋存比较复杂。如果严格按照《规定》和《石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件》的要求揭煤,则施工一条石门就需要23年的时间。可见,研究和寻找一种既安全又十分快速的揭煤工艺和方法非常重要,且可以说迫在眉睫和势在必行。本文根据我国各主要突出危险矿区严重突出危险煤层石门揭煤工艺技术调研的基础上,结合松河矿井揭煤地点煤层赋存的特点,大胆创新并经过理论分析和现场试验,揭煤前采用穿层钻孔提前进行预抽,然后进行煤岩体注浆固化,确定整个揭煤工作面完全消突并采取安全防护措施后,采用综掘机揭煤工艺。将整个揭煤过程一分为二,包括石门揭开煤层和过石门门坎的半煤巷及过煤门的煤巷掘进两个阶段,采取分步揭煤、步步到位的揭煤方法,提出行之有效的石门快速揭煤工艺技术。

二、快速揭煤工艺

煤层赋存情况及瓦斯指标探测

a.       探测:准确探测工作面距煤层的距离,防止误穿煤层;

b.       瓦斯指标预测:采用瓦斯含量(瓦斯压力)、钻屑瓦斯解吸指标K1与Δh2

防治瓦斯的技术措施

a.       采用钻场穿层钻孔、工作面穿层钻孔、超前卸压排放钻孔进行揭煤工作面煤层瓦斯的预抽和排放,消除或降低煤层的突出危险,降低煤层的瓦斯含量,确保巷道揭穿煤层的安全,不影响巷道掘进的基础上提高石门揭煤速度;

b.       煤岩体固化用于增加煤体、围岩物理结构强度,金属骨架、超前支护等预防煤层冒落,以免因煤层垮落而引发其它瓦斯灾害。

揭开煤层煤巷掘进技术

石门揭开煤层到顺利完成整个石门的揭煤工作还包括过石门门坎的半煤巷及过煤门后的煤巷掘进到顶板(或底板)的全过程,这个过程的主要原则为“勤预测、短进尺、强支护、快掘进、严管理”。

勤预测:揭开煤层后,对工作面前方10m的上、中、下、左、右部位的煤层的瓦斯情况进行探测,如无危险可允许进尺5m;有危险,则停工一班或进行超前钻孔补充排放瓦斯。

短进尺:过石门门坎时,控制循环进尺,以综掘掘进代替震动放炮,防止因震动放炮所引起的垮塌导致突出。

强支护:一是选用有效的支护形式;二是缩小棚间距;三是背严背实巷道顶、帮,进行安全有效的短掘短支防护措施。

快掘进:在经过消突措施,并验证措施安全可靠后,加强煤岩体支护,采用综掘机快速掘进。

严管理:制定严格的组织管理措施,杜绝瓦斯事故。

三、快速揭煤施工步骤

第一步:石门揭煤

在岩巷施工至煤层法线距离10m的位置,施工至少2个前探钻孔,准确探明石门工作面与煤层的相对位置,掌握煤层赋存条件、地质构造等基本情况。

在石门施工至煤层法线距离5m之外,共布置5个预测钻孔,沿巷道中线布置1个,巷道的上、下、左、右各布置1个钻孔,钻孔的控制范围均为石门工作面巷道轮廓线外8m,即上方8m、两侧8m和下方8m(最低保证5m)。测定钻屑瓦斯解吸指标K1和Δh2与现场测定煤样的解吸瓦斯量大小,预测煤层的突出危险性或煤层瓦斯的大小。

当预测有危险性时,在巷道两帮做钻场打穿层钻孔进行煤层预抽措施,工作面距煤层法线距离5m处采取穿层抽放钻孔或超前排放钻孔措施,抽放或排放煤层的瓦斯。并对措施效果进行检验和评价。措施钻孔的具体布置在揭煤前再进行详细设计。

在岩巷施工至距煤层法线距离3m处时,对巷道影响范围内排放瓦斯效果进行检验。当检验无危险或煤层瓦斯已明显减少时,采用“短进尺、强支护、快掘进、锚网喷”施工技术将石门掘至煤层法线距离2m;否则,应采取补充抽、排放钻孔消除危险。

在石门距煤层法线距离2m处,对煤层瓦斯突出危险性进行检验性预测。无危险,采取综掘机掘进揭开煤层;否则,应采取补充抽、排放钻孔消除揭煤工作面突出危险。

第二步:过石门门坎的半煤巷及煤巷掘进

过石门门坎的半煤巷及煤巷掘进瓦斯突出防治和瓦斯治理的基本原则是:勤检验、短进尺、强支护、快掘进、严管理。

在掘进过程中,每循环布置5个钻孔,对工作面前方810m的上、中、下、左、右部位的突出危险性进行检验,中部钻孔与掘进方向一致,并尽量布置在软分层中;靠上、下、左、右部位的钻孔孔中距巷道轮廓线0.5m左右,终孔在巷道轮廓线外3m。如无危险,则保留5m安全煤柱后掘进;有危险则施工超前排放钻孔防突措施直至消除危险。

预测和效果检验指标采用钻屑瓦斯解吸指标K1和Δh2。指标临界值可参照《防治煤与瓦斯突出规定》的规定及邻近矿井或其它类似矿井的情况综合考虑确定。

在工作面措施经效果检验无突出危险、巷道轮廓线8m范围内消除突出危险后,工作面掘进循环进尺控制在0.81.6m,采用煤体固化瓦斯防治技术以及采用封闭式金属支架,间距0.40.6m,支架必须进行连锁牢固。对已掘巷道采用格栅棚加“U”型工字钢进行了巷道加强支护,并向掘进工作面前方拱基线以上铺设了1吋金属管,采用金属网背严背实,并及时进行喷浆支护。

四、应用分析

松河矿井中央准备区+1580轨道石门、回风石门共斜穿18层煤,巷道全长937m。如果采用传统石门揭煤方法,参考贵州省同一矿区其他矿井平均揭一层煤的时间为55天计,每条巷道用于揭以上众多煤层,需要2.56年才能完全竣工。而采用本防突工艺技术,在不影响岩巷施工的同时在巷帮做钻场,施工穿层钻孔进行揭煤前瓦斯预抽,再辅以煤岩体固化防突措施,在完全消突的基础上采用综掘机掘进的工艺揭完整个巷道众煤层未超过340天,也即采用本项目研究快速揭煤工艺使得工期缩短了1.63年,只用了预期揭煤时间的1/3,加快了松河矿井投产日程,极大缓解了生产接替紧张局面,产生了巨大的经济效益。在安全方面,+1580轨道石门自200836顶板见煤至2008325完全揭开(穿)1817号两个突出煤层、200852220086312号突出煤层;+1580回风石门分别从20083632252967完全揭开181712号煤层,共计过煤长度72.42m,并在过1817号煤期间遇到斜交正断层,断层落差为1.7m,煤层煤质松软,但在整个揭开(穿)施工过程中,未发生一起煤与瓦斯突出和人身安全事故,可见本石门快速揭煤防突工艺技术安全效益显著。

五、结论

传统石门揭煤工艺实施防突措施需要一定的条件,导致目前石门揭煤防突措施的主要弊病就在于实施防突的时间太长;而且安全可靠系数低,容易诱发煤与瓦斯突出;本文所介绍的石门快速揭煤工艺,提出“勤检验、短进尺、强支护、快掘进、严管理”理念,采用分步揭煤、步步到位短掘短支技术,在揭煤工作面完全消突并加强支护、做好安全防护措施的基础上采用综掘掘进,能够使揭煤过程划整为零,分步实施预测及消突措施,增加了措施的可靠性,减少了揭煤工作面处的长钻孔施工困难及施工不到位问题,将传统揭煤的技术提升一大步,将整个揭煤工期缩短了63%,实现了安全快速揭煤,为我国的石门揭煤局部防突找到了一条新的途径。

参考文献

[1] 李青松.贵州省松河矿井近距离煤层群石门快速揭煤工艺及防突技术研究报告[R].贵州:贵州省矿山安全科学研究院,2009.1

[2] 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],煤炭工业出版社,2009.7

[3] 国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M],煤炭工业出版社,2009.7

[4] 中华人民共和国煤炭行业标准.石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件(MT/T955-2005[M],煤炭工业出版社,2006.1

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[7] 岳之学.采用固化防突进行石门揭煤的试验研究[J].陕西煤炭技术,1998.3

[8] 杨晓峰.渐进式揭煤技术的研究[D].重庆:重庆大学资源及环境科学学院,2002.1153-55

[9] 周言安.井巷揭煤过程中的防突工序及其应用[J].煤矿开采,2007.271-73

 

Study on the outburst prevention technology in fast cross-measure cutting coal and Application

LI Qing-song

(GuiZhou mine safety scientific research institute, GuiZhou GuiYang 550025,China )

Abstract: The important work of outburst prevention is always cross-measure cutting coal, while the craft of outburst prevention is to achieve its efficient and safe premise. based on the traditional craft lack of cross-measure cutting coal technology, unifies the special details by the SongHe mine, proposed a set of comprehensive cross-measure cutting coal craft to prevent outburst, and has analyzed the application effect, achieved safely and fast to cut coal, have provided a good reference to the experience.

Key words: Fast, Cross-measure cutting coal, Outburst prevention, Craft

 

作者简介:李青松(1981.12  ),男,安徽安庆人,硕士,现就职于贵州省矿山安全科学研究院,主要从事瓦斯灾害预测及防治方向研究、安全技术和煤矿科研与咨询等方面的工作,曾发表论文多篇。

联系地址:贵州省贵阳市花溪区大水沟煤矿设计研究院科研所,邮编:550025Emailliqingsong@126.com;联系电话:15885526860

基金项目:贵州省科技厅重大专项计划项目(项目编号:黔科合重大专项字[2008]6012

作者:李青松
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