沿突出煤层大巷掘进安全技术.pdf

S e r i a l No ． 4 3 2 J u n e ． 2 0 0 5 矿业快报 EXP RES S I NF ORMATI ON OF MI NI NG I NDUS TRY 总 第4 3 2 期 2 0 0 5 年 6月第6期 新产品 新技术 沿突出煤层大巷掘进安全技术 刘 军h 彭担任 中国矿业大学； 。 河南神火煤电公司葛店矿 摘要 根据大巷所处地层的瓦斯地质状况， 制定 了施工设计方案 ， 重点 阐述 了瓦斯抽排技术、 顶板管理技术及操作规程， 并根据实际情况及时补充有效措施， 取得 了良好效果。 关键词 突出煤层； 大巷； 瓦斯地质； 顶板管理 中图分类号 T D3 2 7 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 6 8 3 2 0 0 5 0 6 0 0 5 0 0 2 1 某矿西大巷基本情况 某煤矿西大巷是矿井的主要运输巷道， 设计布 置在一5 5 0 m水平7 z 煤层的底板内， 与7 煤层距离为 0 ～5 m， 部分区段进人7 煤层。以前在一5 5 0 m中央 运输石门， 实测得 7 煤层瓦斯压力为3 ． 5 MP a ， 经计 算7 煤层瓦斯含量为1 0 ． 7 m。 ／ t ； 在 7 1 2 机巷实测， 7 及 7 煤层的透气性系数为0 ． 0 4 8 6 m ／ MP a d ， 钻孔流量衰减系数为0 ． 0 5 1 2 ／ d ， 属于抽放困难煤层。 根据 7 z 煤层突出危险性综合指标测定结果， 其 煤层瓦斯压力大于瓦斯突出临界值0 ． 7 4 MP a ， 综合 指标D值及K值大于临界指标。此外， 以前在7 煤 层及其底板中施工时曾多次发生瓦斯动力现象， 如 煤与瓦斯突出、 压出， 巷道底鼓、 裂缝 ， 顶钻喷孔等。 所以7 煤层具有煤与瓦斯突出危险。 2 0 0 4 0 1 月， 根据原地质报告完成“ 西大巷瓦斯 灾害综合防治方案” ， 提出了煤层顺层巷道倾斜钻孔 预抽瓦斯防突技术方案。 但作业中， 在工作面前方约 1 ． 5 m处发现落差2 ． O m的逆断层 ， 使7 及 7 。 煤层断 开， 导致西大巷将提前揭露煤层， 并处于半煤岩掘进 状况。因此， 无法完成煤层顺层巷道连接的施工， 必 须对原设计方案进行修改。 2 ’西大巷施工设计方案 由于断层的出现致使西大巷预想剖面发生改 变， 由主要在 7 煤层底板掘进改变为半煤岩巷掘 进， 且在很长的距离内巷道顶部处于煤体中。所以， 在掘进过程中， 要消除煤与瓦斯压出和冒顶的危险。 2 ． 1 消除煤与瓦斯突出技术 根据国内外煤巷掘进防突技术发展趋势， 并考 刘军 1 9 6 9 一 ， 男， 工程师， 矿长， 工程硬士， 长期从事采矿安 全技术与管理工作， 4 5 6 2 2 3 河南省永城。 5 0 虑该矿目前技术和装备水平， 制定了巷帮边掘边抽 与掘进头前方短钻孔排放相结合的方案。见图1 。 圈1 西大巷防治煤与瓦斯突出技术方案垂直剖面圈 在掘进过程中， 每隔4 0 m分别在巷道两帮布置 一 个长度3 m、 宽度3 m的钻场； 在每个钻场内距巷底 1 。 2 m， 施工4 个直径9 4 ra m的扇形瓦斯抽放钻孔， 钻 孔长度 5 0 m， 钻孔向巷帮外侧偏离角度0 ～2 ． 5 。 。 巷 道每掘进 4 0 m开始施工下一茬钻孔， 即钻孔超前距 离为 l O m。边掘边抽可借助于超前钻孔卸压和抽采 瓦斯， 以便降低直至消除瓦斯突出的弹性潜能； 利用 巷道掘进形成的松动圈， 提高煤体的透气性， 抽放瓦 斯， 切断巷道两侧煤体瓦斯涌出的通道， 在巷道两侧 分别形成宽度4 ～5 m 的动力卸压保护带。 掘进头短钻孔排放措施是在掘进工作面前方、 平行于巷道方向均匀施工 1 8 个直径 9 4 m m、 长度 1 2 m的瓦斯排放钻孔， 钻孔排放半径约为0 ． 3 5 m。 经 检验无煤与瓦斯突出危险后， 开始掘进工作。 巷道每 掘进 8 m 开始施工下一茬钻孔， 即钻孔超前距离为 4 m。 其原理为 密集短钻孔排放， 在巷道掘进段钻孔 数目达到1 8 个或3 6 个， 能够在较短的时间内大幅度 地降低钻孔控制范围内的瓦斯储量和地应力潜能， 从而降低直至消除掘进前方煤与瓦斯突出的能量。 具体设计指标为 百米巷道煤孔长度3 7 0 0 m， 一 茬短孔有 1 8 个孔， 总长度 2 1 6 m， 施工期2 4 h ； 8 m 巷道掘进时间为4 8 h ， 设计月进尺8 0 m。 2 ． 2 巷道施工顶板管理技术 维普资讯 刘 军 彭担任 沿突出煤层大巷掘进安全技 术 2 0 0 5年 6月第 6期 在 西大巷揭煤断面附近， 有一落差达2 m 的逆 断层， 受其地质构造的影响， 煤质松软； 再加上所揭 煤层在工作面断面的顶部。为了防止巷道顶部的岩 体和煤层在矿山压力、 自身重力及煤体松软结构等 因素的作用下， 发生煤与瓦斯压出和冒顶等事故， 所 以在工作面前方煤体进行瓦斯抽排， 以便提高煤的 强度； 在巷道顶部的周边， 倾斜向前上方布置超前骨 架钻孔， 见图2 。 可采用单排骨架布置方式， 其向前水 平控制范围为1 2 m， 具体参数如下 ①骨架钻孔直径 7 3 mm； ②钻孔间距不大于0 ． 2 5 m； ③金属骨架采用 直径5 0 m m的钢管； ④骨架穿过煤层进入顶板深度 0 ． 5 m以上； ⑤一排骨架 的有效水平保护距离 为 8 ． O m， 水平超前距离为4 ． O m； ⑧每个骨架钻孔打完 之后， 立即将孔内残渣清除干净， 随后把预先准备号 的钢管插入到孔底， 骨架露在孔外一端应固定在坚 固的金属支架上予以支撑。 圈2 西大巷顶板管理技术方案示意 在布置金属骨架的区域， 可根据实际情况适当 减少工作面前方瓦斯排放钻孔的数量， 但应保证工 作面前方煤体内瓦斯的均匀排放。 当煤体松软或有发火危险时， 将骨架插入钻孔 后， 应灌注水泥浆、 防火凝胶等材料， 以便进行加固 和密封 。 3 设计方案的实施 3 ． 1 瓦斯抽排与效果检验 按照修改的设计方案， 先打钻孔排放瓦斯， 连同 以前的抽排， 经计算排放与抽放瓦斯量达1 7 7 1 2 m 。 ； 在钻孔控制区域内， 瓦斯排放率为6 8 ， 煤层残存瓦 斯含量为3 ． 4 2 m。 ／ t ， 瓦斯压力为0 ． 6 MP a 。 效果检验结果表明， 煤与瓦斯突出指标／ k h 。 一 值为 5 0 P a ， 小于 防突细则 规定 的突出临界值 2 0 0 P a ； 一值为1 ． 3 k g ／ m， 也小于 防突细则 规定 的突出临界值6 ． O k g ／ m。 各项测定指标均在安全指 标范围内， 说明在西大巷揭煤范围内已经全面消除 了煤与瓦斯突出危险。 3 ． 2 落实顶板管理技术 在充分论证的基础上， 安排了西大巷进尺计划， 拟适当时候揭煤。 准备前期， 按顶板管理措施打了1 7 个金属骨架孔， 仰角1 5 。 。 掘进过程中， 第三循环作业 放炮时， 由于顶板冒落而安全地揭开了煤层。 主要原 因是由于金属骨架孔布置不均匀， 倾角较大， 加上原 大巷顶板较破碎， 松软层厚度大所引起的。 设计施工中， 重点是准确掌握钻孔的间距和角 度， 注意每孔都灌满水泥浆， 使巷道顶部岩石结实且 稳定。 又根据煤层的厚度、 倾角及其底板至巷道顶部 垂高变化等实际情况， 及时调整骨架孔的角度和深 度， 有时还补充了第二排钻孔8 ～1 0 个。几个月来， 施工情况正常， 大巷顶部没有出现动力现象。 4 结语 沿突出煤层的底板大巷或半煤岩大巷的掘进， 设计巷帮边掘边抽与掘进头前方短钻孔排放相结 合、 采用金属骨架的顶板管理等技术， 是科学合理和 完全可行的。通过精心施工， 严格操作， 及时调整补 充有效措施， 取得了良好的效果。 参考文献 E 1 ] 龠启香． 矿井瓦斯E M] ． 徐州 中固矿业大学出版社， 1 9 9 1 ． E z ] 煤矿安全规程[ M] ． 北京 煤炭工业出版社， 2 0 0 1 ． E 3 ] 林柏来， 崔恒信． 矿井瓦斯防治理论与技术E M] ． 徐州 中国矿 业大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． E a ] 防治煤与瓦斯突出细则E M] ． 北京 煤炭工业出版社， 1 9 9 5 ． 收稿 日期 2 0 0 5 一 O 1 2 0 上接第 4 3 页 有技术指标符合规定的技术要求， 节 电效果明显。效益分析见表1 。 表 1 改造前后球磨机运行 从表1 看出， 运行电流节约1 2 ～1 4 ， 由此推 算出节电8 万元／ a ， 节约油脂O ． 3 8 万元／ a ， 滑动瓦运 行费3 万元／ a ， 整个轴承按8 a 寿命计算， 滑动轴承的 运行费用9 1 ． O 4 万元， 滚动轴承运行费加购买费为4 O 万元， 滚动轴承的安装与使用可降低运行成本费用 5 1 ． O 4 万元 。 5 结论 现在滚动轴承运行近6 个月， 其实际效果是比 较明显的， 因其具有摩擦系数低、 维修简便、 加油方 便、 减轻了工人劳动强度， 值得推广。 收稿 日期 2 0 0 5 0 3 1 8 5 1 维普资讯