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[摘 要]平宝公司首山一矿己15-17-11061属于煤与瓦斯突出工作面,由于采取有效的防突措施和瓦斯治理技术,在回采期间杜绝了瓦斯事故和煤与瓦斯突出事故的发生,为类似条件工作面的安全回采提供了借鉴经验。
[关键词]瓦斯突出;防突;瓦斯治理
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0049-02
一﹑工作面概况
首山一矿己15-17-11061采面位于己一采区西翼上部,是己一采区首采面;采面东靠-600m水平两条石门及己一采区四条下山,以西尚未开发,南面与白石山背斜轴间隔两个区段。该采面煤层结构较为单一,煤层厚度有一定变化,厚度一般在3.5~4.9m,平均4.8m,煤层倾角较为稳定,一般在3°~18°左右,相对涌出量10.1m3/t。
二、综合防突措施
1、采面区域防突措施
1.1 采面区域突出危险性预测
首山一矿己15-17煤层(己15煤层和己15-17煤层的合层)为突出煤层,因此己一采区为突出采区,工作面为突出危险工作面,不再执行区域预测,直接按突出危险工作面装备管理,执行区域防突措施,即直接执行顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施。工作面回采区域瓦斯治理措施采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯措施。
1.2 措施技术参数的确定
4000S型钻机、Φ73mm钻杆、Φ94mm钻头进行顺层钻孔施工。
(1)机巷顺层钻孔施工设计
在机巷从停采线外20m至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直巷道上帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2-1.5m,孔间距2.4m,钻孔施工深度不得小于85m,其中里段329m施工钻孔孔深60m。
(2)中间机巷顺层钻孔施工设计
在中间机巷开口处至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔(中间机巷上、下帮均施工),钻孔水平角为0°(垂直巷道帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2-1.5m,孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于50m。
(3)风巷顺层钻孔施工设计
在风巷从停采线外20m至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直巷道下帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2~1.4m,孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于85m。
(4)切眼顺层钻孔设计
切眼贯通后从切眼上口15m至中间机巷上帮15m、中间机巷下帮15m至切眼下口15m范围内施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直回采方向巷道帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,钻孔开孔高度1.2~1.5m,钻孔孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于60m。
(5)穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯
在采面中间距己15-17煤层底板以下10m施工了一条中间抽放巷,从中间抽放巷内向上部煤层内施工穿层钻孔,抽采己15-17—11061采面中部煤层瓦斯,消除顺层钻孔抽放空白带,我公司己15-17煤层的瓦斯抽采半径为2.5m且與采面顺层钻孔交叉10m的要求。穿层钻孔采用Φ89mm钻头施工,孔径为Φ108mm,根据采面长度、己15-17—11061采面机巷和风巷顺层钻孔施工深度,以及穿层钻孔和顺层钻孔交叉不小于10m的要求,设计中间抽放巷每组11个钻孔,组间距2.4m,控制中间抽放巷对应煤层位置上帮15m,下帮15m。(中间抽放巷穿层钻孔布置及施工参数见图1、表1)。
采面风巷、机巷、中间机巷、中间抽放巷区域措施钻孔于2013年6月施工完毕并进行联网抽放,最短预抽期可保证6个月,抽采钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔,沿回采工作面走向、倾向和煤层厚度没有抽采空白带(具体区域措施钻孔布置见图1)。
1.2、采面区域措施效果检验
机巷的22个效检钻孔以及中间机巷的22个效检钻孔进行了测定,钻孔控制范围煤层残余瓦斯含量最小3.25m3/t,最大7.80m3/t,其中全部区域效检钻孔的煤层残余瓦斯含量降到8m3/t以下。
综合评价:己15-17-11061采煤工作面的区域煤与瓦斯突出危险性消除。但在回采过程中须继续加强瓦斯抽放,严格执行区域验证,并根据现场煤层赋存条件的变化及地质构造的影响及时修订和加强措施。
三、瓦斯综合治理措施和防治地应力集中措施
1、瓦斯综合治理措施
工作面利用己一瓦斯抽采泵站配合地面瓦斯抽采泵站进行综合抽采。地面泵站内安装三台2BEC—62型水环式真空泵,单泵最大抽速323m/min,极限负压60hpa;己一泵站使用两台2BEC—42型水环式真空泵,单泵最大抽速150m/min,极限负压60hpa。采面回采期间,己一泵站一台泵对本煤层钻孔进行抽采,一台对上隅角进行抽采,地面泵站真空泵作为备用泵。己15-17-11061风巷铺设一趟¢400mm瓦斯抽采管路对上隅角进行抽采。
A.上隅角抽采管理
(1)由于该采面风巷抽采巷为低位抽采巷,故采面采用上隅角抽采。
(2)瓦斯抽采泵:2BEC-42型瓦斯抽采泵,抽采管径:采用¢400mm管路,上隅角处设置抽采气室。
(3)上隅角抽采:在己16.17-11061风巷铺设一趟¢400mm瓦斯抽采管路对上隅角进行抽采。抽放管末端安装一套抽拉管并加设滤网,抽放室中安设木马,防止抽放管末端吸住风筒和杂物进入抽放管,造成抽放负压过大而损坏抽放泵和管路。
(4)上隅角抽采除正常管路掐接以外,严禁无报告停泵和私自停泵,必须停泵时,必须进行系统调整,以保证上隅角瓦斯抽采正常。 B.采面浅孔抽采
(1)利用风巷本煤层抽采系统对采面浅孔进行抽采。在采面铺设一趟¢200mm的埋吸管与其配套的专用封孔器进行抽采。开始进行浅孔抽采时,打开浅孔抽采阀门,本煤层抽采系统同时对本煤层钻孔及采面浅孔进行抽采。
(2)在进行浅孔抽采时,施工队必须保证用于采面浅孔抽采的埋吸管不得受到挤压变形、封孔器不得被煤粉封堵、管路内不得有积水,要始终保持抽采管路畅通。同时派专人配合防突抽采队掐管人员将浅孔抽采埋吸管与主干管路进行对接。
(3)采面浅孔抽放必须保证时时抽放,煤机割煤后必须将浅孔抽放封孔器及时插入孔内进行抽放。
C.本煤层抽采
己15.17-11061采面风巷、机巷、中间机巷的本煤层孔利用己一瓦斯泵站进行抽采。
D.各抽采系统必须形成网络化抽采,保证抽采的不间断进行。
(1)上隅角必须保证24小时不间断抽采,若因故障不能进行抽采时,应及时调整系统将上隅角抽采调整至其他抽采管路上。若因检修原因必须停止上隅角抽采时,必须事先编制专项安全技术措施,在措施审批并开专题会后,方可停止抽采,但在检修结束后,必须及时恢复抽采。
(2)浅孔抽采的抽采泵出现故障或需检修时,也需按上述要求进行。
(3)上隅角瓦斯抽采管路必须每根管路上用双股铁丝或油丝绳牢固吊挂在巷道壁上,防突抽采队管路施工人员必须定期对上隅角瓦斯抽采管路的吊挂情况进行详细检查。发现问题及时处理,严防管路下滑伤人。
(4)在采面掐接抽采管路时,采面不得进行移架、打钻等任何扰动煤体的生产作业。
2、防治地应力集中措施
为有效释放己15-17-11061采面回采过程中的地应力,采取在工作面执行浅孔松动预裂爆破,、参数设计: a、采面共施工13个松爆孔,在采面沿机巷向上20m~70m的50m范围内,每10米布置一个爆破孔,共6个;沿中间机巷向上19.2m~79.2m的60m范围内,每10米布置一个爆破孔,共7个。爆破钻孔深度为16m,孔径为89mm,距离煤层顶板1.5m,仰角4度布置(钻孔仰俯角度是鉆杆与回采方向煤层顶板的夹角)。工作面每推进10m执行一次松动爆破,每次爆破后保留不小于6m的松爆孔超前距。
每孔装药3卷水胶炸药,1~2个毫秒电雷管。连线:单孔雷管并联,孔与孔之间串联。封孔:孔底装药,向外依次装黄泥、水炮泥,外口封黄泥。
四、效益分析
(1)、社会效益:经过采取以上措施有效的制止了突出对工作面回采的影响,杜绝了瓦斯事故,保证了安全,伟职工提供了安全的工作环境。
(2)、预计该工作面从采取防突措施到回采结束,共能回采煤炭资源99.4万吨,按吨煤直接经济100元计算,共创经济效益9940万元。
五、结论
通过采取综合的防突措施,己15-17-11061综采工作面杜绝了瓦斯超限与瓦斯突出事故,做到了突出工作面的稳产高产,实现了矿井的安全生产,为矿井的可持续发展做出了巨大贡献。
参考文献
[1] 俞启香.矿井瓦斯防治.徐州:中国矿业大学出版社,1992.2.
[2] 徐永圻.煤矿开采学.徐州:中国矿业大学出版社,2009.7.
[3] 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:煤炭工业出版社,2011.1.
[4] 张铁钢.矿井瓦斯综合治理技术.北京:煤炭工业出版社,2001.1.
[5] 钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制.徐州:中国矿业大学出版社,2010.9.
作者简介
李彦伟,男,1987.01,助理工程师,2012年毕业于河南理工学院采矿工程,现为河南平宝煤业有限公司首山一矿综采一队技术员。
[关键词]瓦斯突出;防突;瓦斯治理
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0049-02
一﹑工作面概况
首山一矿己15-17-11061采面位于己一采区西翼上部,是己一采区首采面;采面东靠-600m水平两条石门及己一采区四条下山,以西尚未开发,南面与白石山背斜轴间隔两个区段。该采面煤层结构较为单一,煤层厚度有一定变化,厚度一般在3.5~4.9m,平均4.8m,煤层倾角较为稳定,一般在3°~18°左右,相对涌出量10.1m3/t。
二、综合防突措施
1、采面区域防突措施
1.1 采面区域突出危险性预测
首山一矿己15-17煤层(己15煤层和己15-17煤层的合层)为突出煤层,因此己一采区为突出采区,工作面为突出危险工作面,不再执行区域预测,直接按突出危险工作面装备管理,执行区域防突措施,即直接执行顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施。工作面回采区域瓦斯治理措施采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯措施。
1.2 措施技术参数的确定
4000S型钻机、Φ73mm钻杆、Φ94mm钻头进行顺层钻孔施工。
(1)机巷顺层钻孔施工设计
在机巷从停采线外20m至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直巷道上帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2-1.5m,孔间距2.4m,钻孔施工深度不得小于85m,其中里段329m施工钻孔孔深60m。
(2)中间机巷顺层钻孔施工设计
在中间机巷开口处至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔(中间机巷上、下帮均施工),钻孔水平角为0°(垂直巷道帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2-1.5m,孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于50m。
(3)风巷顺层钻孔施工设计
在风巷从停采线外20m至切眼向外15m,向回采区域煤层施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直巷道下帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,开孔高度距巷道底板为1.2~1.4m,孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于85m。
(4)切眼顺层钻孔设计
切眼贯通后从切眼上口15m至中间机巷上帮15m、中间机巷下帮15m至切眼下口15m范围内施工顺层钻孔,钻孔水平角为0°(垂直回采方向巷道帮),垂直角平行于巷道煤层顶板,钻孔开孔高度1.2~1.5m,钻孔孔间距为不大于2.4m,钻孔施工深度不得小于60m。
(5)穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯
在采面中间距己15-17煤层底板以下10m施工了一条中间抽放巷,从中间抽放巷内向上部煤层内施工穿层钻孔,抽采己15-17—11061采面中部煤层瓦斯,消除顺层钻孔抽放空白带,我公司己15-17煤层的瓦斯抽采半径为2.5m且與采面顺层钻孔交叉10m的要求。穿层钻孔采用Φ89mm钻头施工,孔径为Φ108mm,根据采面长度、己15-17—11061采面机巷和风巷顺层钻孔施工深度,以及穿层钻孔和顺层钻孔交叉不小于10m的要求,设计中间抽放巷每组11个钻孔,组间距2.4m,控制中间抽放巷对应煤层位置上帮15m,下帮15m。(中间抽放巷穿层钻孔布置及施工参数见图1、表1)。
采面风巷、机巷、中间机巷、中间抽放巷区域措施钻孔于2013年6月施工完毕并进行联网抽放,最短预抽期可保证6个月,抽采钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔,沿回采工作面走向、倾向和煤层厚度没有抽采空白带(具体区域措施钻孔布置见图1)。
1.2、采面区域措施效果检验
机巷的22个效检钻孔以及中间机巷的22个效检钻孔进行了测定,钻孔控制范围煤层残余瓦斯含量最小3.25m3/t,最大7.80m3/t,其中全部区域效检钻孔的煤层残余瓦斯含量降到8m3/t以下。
综合评价:己15-17-11061采煤工作面的区域煤与瓦斯突出危险性消除。但在回采过程中须继续加强瓦斯抽放,严格执行区域验证,并根据现场煤层赋存条件的变化及地质构造的影响及时修订和加强措施。
三、瓦斯综合治理措施和防治地应力集中措施
1、瓦斯综合治理措施
工作面利用己一瓦斯抽采泵站配合地面瓦斯抽采泵站进行综合抽采。地面泵站内安装三台2BEC—62型水环式真空泵,单泵最大抽速323m/min,极限负压60hpa;己一泵站使用两台2BEC—42型水环式真空泵,单泵最大抽速150m/min,极限负压60hpa。采面回采期间,己一泵站一台泵对本煤层钻孔进行抽采,一台对上隅角进行抽采,地面泵站真空泵作为备用泵。己15-17-11061风巷铺设一趟¢400mm瓦斯抽采管路对上隅角进行抽采。
A.上隅角抽采管理
(1)由于该采面风巷抽采巷为低位抽采巷,故采面采用上隅角抽采。
(2)瓦斯抽采泵:2BEC-42型瓦斯抽采泵,抽采管径:采用¢400mm管路,上隅角处设置抽采气室。
(3)上隅角抽采:在己16.17-11061风巷铺设一趟¢400mm瓦斯抽采管路对上隅角进行抽采。抽放管末端安装一套抽拉管并加设滤网,抽放室中安设木马,防止抽放管末端吸住风筒和杂物进入抽放管,造成抽放负压过大而损坏抽放泵和管路。
(4)上隅角抽采除正常管路掐接以外,严禁无报告停泵和私自停泵,必须停泵时,必须进行系统调整,以保证上隅角瓦斯抽采正常。 B.采面浅孔抽采
(1)利用风巷本煤层抽采系统对采面浅孔进行抽采。在采面铺设一趟¢200mm的埋吸管与其配套的专用封孔器进行抽采。开始进行浅孔抽采时,打开浅孔抽采阀门,本煤层抽采系统同时对本煤层钻孔及采面浅孔进行抽采。
(2)在进行浅孔抽采时,施工队必须保证用于采面浅孔抽采的埋吸管不得受到挤压变形、封孔器不得被煤粉封堵、管路内不得有积水,要始终保持抽采管路畅通。同时派专人配合防突抽采队掐管人员将浅孔抽采埋吸管与主干管路进行对接。
(3)采面浅孔抽放必须保证时时抽放,煤机割煤后必须将浅孔抽放封孔器及时插入孔内进行抽放。
C.本煤层抽采
己15.17-11061采面风巷、机巷、中间机巷的本煤层孔利用己一瓦斯泵站进行抽采。
D.各抽采系统必须形成网络化抽采,保证抽采的不间断进行。
(1)上隅角必须保证24小时不间断抽采,若因故障不能进行抽采时,应及时调整系统将上隅角抽采调整至其他抽采管路上。若因检修原因必须停止上隅角抽采时,必须事先编制专项安全技术措施,在措施审批并开专题会后,方可停止抽采,但在检修结束后,必须及时恢复抽采。
(2)浅孔抽采的抽采泵出现故障或需检修时,也需按上述要求进行。
(3)上隅角瓦斯抽采管路必须每根管路上用双股铁丝或油丝绳牢固吊挂在巷道壁上,防突抽采队管路施工人员必须定期对上隅角瓦斯抽采管路的吊挂情况进行详细检查。发现问题及时处理,严防管路下滑伤人。
(4)在采面掐接抽采管路时,采面不得进行移架、打钻等任何扰动煤体的生产作业。
2、防治地应力集中措施
为有效释放己15-17-11061采面回采过程中的地应力,采取在工作面执行浅孔松动预裂爆破,、参数设计: a、采面共施工13个松爆孔,在采面沿机巷向上20m~70m的50m范围内,每10米布置一个爆破孔,共6个;沿中间机巷向上19.2m~79.2m的60m范围内,每10米布置一个爆破孔,共7个。爆破钻孔深度为16m,孔径为89mm,距离煤层顶板1.5m,仰角4度布置(钻孔仰俯角度是鉆杆与回采方向煤层顶板的夹角)。工作面每推进10m执行一次松动爆破,每次爆破后保留不小于6m的松爆孔超前距。
每孔装药3卷水胶炸药,1~2个毫秒电雷管。连线:单孔雷管并联,孔与孔之间串联。封孔:孔底装药,向外依次装黄泥、水炮泥,外口封黄泥。
四、效益分析
(1)、社会效益:经过采取以上措施有效的制止了突出对工作面回采的影响,杜绝了瓦斯事故,保证了安全,伟职工提供了安全的工作环境。
(2)、预计该工作面从采取防突措施到回采结束,共能回采煤炭资源99.4万吨,按吨煤直接经济100元计算,共创经济效益9940万元。
五、结论
通过采取综合的防突措施,己15-17-11061综采工作面杜绝了瓦斯超限与瓦斯突出事故,做到了突出工作面的稳产高产,实现了矿井的安全生产,为矿井的可持续发展做出了巨大贡献。
参考文献
[1] 俞启香.矿井瓦斯防治.徐州:中国矿业大学出版社,1992.2.
[2] 徐永圻.煤矿开采学.徐州:中国矿业大学出版社,2009.7.
[3] 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:煤炭工业出版社,2011.1.
[4] 张铁钢.矿井瓦斯综合治理技术.北京:煤炭工业出版社,2001.1.
[5] 钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制.徐州:中国矿业大学出版社,2010.9.
作者简介
李彦伟,男,1987.01,助理工程师,2012年毕业于河南理工学院采矿工程,现为河南平宝煤业有限公司首山一矿综采一队技术员。