高瓦斯礦井立井井筒揭煤技術

梁濤

(中煤五建第31工程處,河北邯鄲 056003)

高瓦斯礦井立井井筒揭煤技術

梁濤

(中煤五建第31工程處,河北邯鄲 056003)

本文根據新建礦井井筒施工期間,揭露高瓦斯煤層或煤與瓦斯突出煤層之前,應編制探煤、揭煤設計,明確煤與瓦斯突出危險性預測及揭煤方案和防治工作。

高瓦斯 探煤 揭煤

瓦斯是煤礦的主要危害之一，對瓦斯的防治實際上是貫穿于煤礦建設和生產的全部過程。高瓦斯生產礦井在與瓦斯的長期斗爭中，形成了一整套瓦斯防治措施，積累了豐富的實踐經驗。本文以陜西彬長文家坡高瓦斯礦井主立井揭煤為例，給同行們交流高瓦斯礦井井筒揭煤的施工技術。

1 工程概況

文家坡礦井礦址位于陜西省彬縣，東南距西安150km，西北距長武縣40km。采用立井開拓，工業場地內布置有主、副、風三個立井井筒。主井井筒井口設計標高+11 89.4 50m，井筒中心坐標：X=3888110.000m，Y=36509710.000m，井筒凈直徑Ф6.5m，凈斷面33.18m2，井筒深度709.907m。

2 煤層賦存情況及瓦斯情況

(1)煤層位置根據礦方提供的鄰井地質資料所示，井筒基巖段在井深633.80m～634.30m處揭露一層厚約0.50m煤層；在井深634.40m～635.60m處揭露一層厚約1.20m的煤層；在井深648.04m～648.69m處揭露一層厚約0.65m的煤層；在井深649.49m～649.84m處揭露一層厚約0.35m煤層。(2)煤層賦存情況。由于該段(井深633.80m-649.84m處)煤層賦存情況在原礦方提供的地質資料上與實際地質構造不符，鄰井施工至該段時，無意中揭露該段煤層，因此調整編寫依據為：1)副井施工中的原始地質資料積累；2)礦供地質資料649.75m-650.30m揭露3煤井檢孔資料為參考。(3)瓦斯情況，參照3煤1號井檢孔資料：1號井檢孔在3號煤層采集了1個煤層瓦斯樣，瓦斯含量甲烷0.26毫升/克燃，鑒于勘探階段采樣手段的限制，僅以鉆孔瓦斯資料尚難準確評價未來礦井中瓦斯含量及等級，勘探階段測得3煤最高瓦斯含量為0.29毫升/克燃。該煤層煤塵有爆炸性危險，爆炸性指數均大于10%。因此礦井瓦斯等級定性為高瓦斯礦井。

3 施工準備及順序

準備好探煤的ZM-120Ⅱ型潛孔鉆機；井筒內安裝和調試好瓦斯監測系統；檢修好日常檢查瓦斯的光干式瓦斯檢查儀、便攜式瓦檢儀和風表；準備好揭煤前用的孔口管、閥門、瓦斯壓力表和流量計等。(1)掘進→工作面距煤頂板法距10m(即施工至井深-624m時) →打兩個探煤孔→確定煤層產狀及賦存情況→施工至距煤頂板法距5m(即井深-629m)→突出危險性預測→確認煤層有突出危險性→施工至距煤頂板法距3m(即井深-631m)→釋放瓦斯→效果檢驗有效→放震動炮揭開該段煤層。(2)掘進→工作面距煤頂板法距10m →打兩個探煤孔→確定煤層產狀及賦存情況→施工至距煤頂板法距5m→突出危險性預測→確認煤層無突出危險性→施工至距煤頂板法距2m→放震動炮揭開煤層。

4 探煤施工

4.1 鉆孔機具

(1)ZM-120II型潛孔鉆機一臺；(2)鉆桿：φ50mm；(3)鉆頭：φ 130mm，φ90mm；(4)孔口管：φ108×2500mm無逢鋼管，其一端焊接法蘭盤，另準備一套帶三通接頭φ4′閥門的法蘭蓋。

4.2 鉆孔施工

井筒工作面施工至距煤層頂板10m(即井深-620m)時的施工方法，超前鉆孔設計個數：2個；鉆孔深度、鉆孔位置：鉆孔深度以進入層500mm為宜。孔口管：φ108×2500mm無縫鋼管其一端焊接法蘭盤。(1)鉆孔工作臺組裝：井筒施工至井深624m，進行永久支護和必要的臨時支護，并將工作面盡可能的找平以便利于探煤施工，然后在工作面搭設鉆機平臺，鉆孔施工在井下工作臺上進行。工作臺利用Φ 108mm鋼管焊制成高度1.5m，長3m，寬2.5m框架，在井下組裝后鋪上3mm防滑鋼板形成。用5噸葫蘆將鉆機固定于工作面預先安裝的樹脂錨桿上。(2)孔口管安裝：首先用φ130mm鉆頭施工2m深的鉆孔，鉆孔清理干凈后灌滿1：1水泥砂漿然后在鉆孔中固定φ108mm的孔口管，凝固24小時后用φ90mm的鉆頭在孔口管中向巖層施工鉆孔探煤。(3)鉆孔施工：鉆孔施工是嚴格安鉆機操作規程進行操作，同時精確測定鉆孔深度，并作好記錄，確定煤層產狀及賦存情況，還要注意探孔施工過程中觀測有無頂鉆、噴孔現象，直至鉆孔施工到設計深度。(4)封孔：1)鉆孔施工到設計深度后，首先要清理鉆孔，用壓風將鉆孔內的巖粉等盡可能的吹干凈，然后拔出鉆桿用1：1水泥砂漿封孔。瓦斯的壓力臨界值：0.6Mpa。測定方法：采用封孔測壓法，將帶有1Mpa壓力表的孔口管壓蓋連接到孔口管上，詳細記錄壓力上升與時間的關系，直到壓力穩定為止。穩定后的壓力即為煤層瓦斯壓力。具體操作如下：壓力觀測方法：①瓦斯壓力表裝好后，指派專人記錄數據，記錄頻率按照瓦斯壓力表示數上升速度來定，初期一般變化0.1MPa即記錄一次，待瓦斯壓力上升的速度穩定后，一般1小時記錄一次即可；②記錄內容分別為日期時間、瓦斯壓力表數據；③當瓦斯壓力穩定不動24小時后，觀測過程結束。2)瓦斯的涌出速度臨界值：4L/min。測定方法：在孔口管壓蓋連接一瓦斯流量計，孔口管的封堵同測壓力相同，取流量計最大值為瓦斯涌出流量。3)動力現象：打鉆時卡鉆、頂鉆、噴煤、煤粉噴出量和瓦斯；經測定以上三項指標均不超過臨界值，可確定煤層為無瓦斯突出危險性煤層，施工至煤層頂板法線距離2m位置，按揭露煤施工方法進行施工。

5 揭煤施工

在預測為無突出危險或經防突措施效果檢驗后，突出危險消除后，采用震動爆破措施解開煤層。

5.1 爆破工藝

揭煤采用放震動炮的方法一次揭露煤層。(1)爆破材料：1)爆破采用三級煤礦許用炸藥，規格φ50×500mm；2)爆采用銅質腳線毫秒延期電雷管1～5段，總延期時間不超過130ms，不允許隔段使用。(2)裝藥結構采用正向連續裝藥，掏槽眼為直眼掏槽。

5.2 爆破后支護

在放炮出矸后，必須及時進行圍巖支護工作，過煤層的技術原則是使煤層暴露時間短，避免延期突出的危險，采用錨網、架井圈方法封閉煤層，掘進夠一個段高后，立即進行砌壁作業。(1)震動放炮前和放炮后，根據現場情況對工作面充分灑水，杜絕煤干燥，出矸后，立即分段打錨桿，掛金屬網片，架井圈快速封閉煤層，夠一段高后，立即進行砌壁。(2)震動爆破揭開煤層，出矸暴露井幫0.5m時，在井壁上打錨桿，分段分片掛金屬網片，夠1m高時立即進行加固封閉煤層。(3)當煤層較松軟時，可以進行直接人工裝吊桶，運出井筒，如較硬，采用松動爆破法掘進，松動爆破仍按照遠距離震動爆破的規定執行。(4)錨桿規格為φ45×1800mm管縫式錨桿，間排據800×800mm，金屬網規格為φ6mm盤圓制成，每塊1000×2000mm，網格100×100mm，因煤層松軟掘進半徑增大，臨時支護厚度不計入井壁厚度。(5)上述支護采用短段掘砌，直至施工到煤層底板2.0m，揭煤層工作即結束。