礦井區(qū)域綜合防突關(guān)鍵技術(shù)探討

張志良 杜潤(rùn)魁 蘭發(fā)林 孫云虎

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)安陽鑫龍煤業(yè)公司,河南省安陽市,455133)

★煤礦安全 ★

礦井區(qū)域綜合防突關(guān)鍵技術(shù)探討

張志良 杜潤(rùn)魁 蘭發(fā)林 孫云虎

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)安陽鑫龍煤業(yè)公司,河南省安陽市,455133)

結(jié)合安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)條件和井田實(shí)際情況,闡述了在防治煤與瓦斯突出的區(qū)域綜合防突措施中,所實(shí)施的工作面底板巖石抽放巷、穿層鉆孔和順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯,以及提高開拓后預(yù)測(cè)可靠性方面的具體措施和參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

區(qū)域綜合防突 煤與瓦斯突出 瓦斯抽放 預(yù)測(cè)

AbstractOn the real conditions of the mine field and gas geological conditions in Anyang coal mine area,an account is given in this paper on the locally integrated key technology for the prevention of coal/gas outbursts,which include the preparation of rock drift for gas extraction under coal face floor,pre-drainage of mine gas from drill holes penetrating coal seams and strata and gas drainage from drill holes parallel to the seams and strata,and the actual measures and design parameters for improving the post development forecast reliability.

Key wordslocal integrated preventive measures against outbursts,coal/gas outburst,gas drainage and extraction,forecast

1 井田概況

安陽礦區(qū)主要含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組,二1煤層為主要可采煤層,平均厚度5.76 m,為一穩(wěn)定型煤層;由于二1煤層距離上部一11和一12煤層多達(dá)120 m,所以二1煤層無保護(hù)層可開采。安陽鑫龍煤業(yè) (集團(tuán))公司現(xiàn)有6座礦井均為煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井,據(jù)統(tǒng)計(jì),建礦以來發(fā)生煤與瓦斯突出206次,最大突出煤量1070 t,最大突出瓦斯量167435 m3。隨著礦井開采深度的增加和開采能力的快速增長(zhǎng),瓦斯綜合治理和區(qū)域瓦斯防突工程已成為制約生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。經(jīng)過多年探索,在“區(qū)域防突措施先行,局部防突措施補(bǔ)充”的原則指導(dǎo)下,各礦均建成正常運(yùn)行的井下瓦斯抽放系統(tǒng),并且探索了一套適合礦區(qū)地質(zhì)條件和礦井生產(chǎn)特點(diǎn)的區(qū)域綜合防突措施。

2 區(qū)域綜合防突措施

安陽礦區(qū)建井時(shí)間較早,由于受當(dāng)時(shí)勘探技術(shù)條件所限,地質(zhì)勘探精度不高,可供參照的瓦斯地質(zhì)資料比較少。在新采區(qū)開拓前無法進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè),只能進(jìn)行開拓后區(qū)域預(yù)測(cè)。為了確保開拓后預(yù)測(cè)的可靠性、準(zhǔn)確性、有效性,首要的是做好區(qū)域防突的整體設(shè)計(jì)并貫穿在整個(gè)開拓過程中。其中包括:(1)在不同的區(qū)段布點(diǎn)收集有代表性的瓦斯參數(shù),收集不同階段瓦斯含量、瓦斯壓力參數(shù);(2)根據(jù)區(qū)域治理方案預(yù)抽煤層瓦斯后再測(cè)定煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力,檢驗(yàn)預(yù)抽后的瓦斯含量和瓦斯壓力是否超過臨界值 (分別為 8 m3/t和 0.74 MPa);(3)通過綜合評(píng)價(jià)抽放效果,來決定所采取的防突措施和參數(shù)。

2.1 底板抽放巷預(yù)抽煤巷條帶瓦斯措施的設(shè)計(jì)參數(shù)

如圖1和2所示,在采煤工作面回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)巷附近施工底板巖石抽放巷。抽放鉆孔終孔排間距應(yīng)根據(jù)鉆孔的有效抽放半徑來確定,鉆孔的終孔間距應(yīng)小于等于鉆孔的有效抽放半徑 (r)的2倍,即:L≤2r;每個(gè)鉆場(chǎng)布置的鉆孔行數(shù) (N)應(yīng)該滿足 (1)式。

式中:S1——預(yù)消突煤巷上幫控制距離,m(傾斜、急傾斜煤層為20 m,其它緩傾斜煤層為15 m);

S2——預(yù)消突煤巷下幫控制距離,m(傾斜、急傾斜煤層為10 m,其它緩傾斜煤層為15 m);

H——巷道寬度,m;

L——鉆孔的終孔間距,m。放半徑 (按L≤2r的要求)設(shè)計(jì)鉆孔密度。

2.2 順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯鉆孔數(shù)量計(jì)算

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》49條的規(guī)定,順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是:傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20 m,下幫至少10 m;緩傾斜煤層巷道輪廓線兩側(cè)為15 m,控制的條帶長(zhǎng)度不小于60 m。設(shè)計(jì)鉆孔應(yīng)注意如下3方面問題。

(1)第1個(gè)掛耳鉆孔附近往往留有空白帶,過去設(shè)計(jì)抽放鉆孔時(shí)考慮終孔控制煤巷輪廓線上幫和下幫控制距離,而沒有考慮由于鉆孔是呈扇形布置的,故剛開孔的間距很小,正確的做法應(yīng)是根據(jù)抽放半徑,設(shè)計(jì)不同長(zhǎng)度的鉆孔,呈扇形布置消除空白帶 (見圖3),鉆孔的數(shù)量 (y)由式2得出。

在施工工程中應(yīng)注意如下兩個(gè)方面的問題。

(1)鉆場(chǎng)間距應(yīng)根據(jù)所需要打的鉆孔行數(shù)、鉆場(chǎng)距煤層的間距大小、鉆機(jī)的性能來確定:一是嚴(yán)格控制好鉆孔長(zhǎng)度,不宜太長(zhǎng);二是方向必須準(zhǔn)確無誤。

(2)確定鉆孔的有效抽放半徑與煤層的透氣性、抽放時(shí)間、抽放鉆孔的直徑大小、抽放負(fù)壓等因素直接有關(guān),在設(shè)計(jì)鉆孔的密度時(shí)要充分考慮預(yù)抽時(shí)間、鉆孔直徑大小、抽放負(fù)壓大小 (孔口負(fù)壓不低于13 kPa)。有效抽放半徑應(yīng)根據(jù)不同的抽放時(shí)間進(jìn)行實(shí)際測(cè)定 (如預(yù)抽時(shí)間為30 d、60 d、90 d、120 d、150 d、180 d等的抽放半徑),根據(jù)抽

L——鉆孔控制的條帶長(zhǎng)度,m(L≥60 m);

S1、S2——分別是鉆孔控制巷道輪廓線外上、下幫范圍,m(傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20 m,下幫至少10 m,緩傾斜煤層巷道輪廓線兩側(cè)為15 m)。

圖3 順層鉆孔設(shè)計(jì)數(shù)量計(jì)算示意圖

(3)鉆孔抽放有效半徑 r也要根據(jù)抽放時(shí)間、煤層透氣性、鉆孔直徑、抽放負(fù)壓、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)測(cè)得。

3 結(jié)論

瓦斯防突鉆孔方位差毫厘,鉆孔終孔位置謬無邊,誤差超過規(guī)定偏差就起不到防突的作用。故要在鉆場(chǎng)內(nèi)標(biāo)定巷道設(shè)計(jì)中線,以垂直巷道中線點(diǎn)為基準(zhǔn)線,準(zhǔn)確標(biāo)定鉆孔的方位角和傾角,并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。防突鉆孔施工要進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收,超過誤差的必須及時(shí)補(bǔ)孔;做到“施工必須驗(yàn)收,驗(yàn)收必須嚴(yán)格,驗(yàn)收必須及時(shí),終孔必須填圖”的“四必須”制度。

[1]俞啟香.礦井瓦斯防治 [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1992

[2]林柏泉.礦井瓦斯防治理論與技術(shù) [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1998

[3]于不凡.煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè) [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2005

[4]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術(shù) [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2001

(責(zé)任編輯 梁子榮)

On the key technology for comprehensive prevention of outbursts in local mine field

Zhang Zhiliang,Du Runkui,Lan Falin,Sun Yunhu
(Anyang Xinlong Coal Co,Henan Coal&Chemicals Group,Anyang,Henan province 455133,China)

TD713

A

張志良 (1965-),男,河南信陽人,1987年7月焦作礦院畢業(yè),高級(jí)工程師,現(xiàn)任河南煤業(yè)化工集團(tuán)安陽鑫龍煤業(yè)通風(fēng)副總工程師。