“三软”不稳定煤层瓦斯治理技术.pdf

第 2 6卷第 3期 2 O 0 7 年 3月 煤炭 C o a l T 技术 mo l o g y V 0 I ． 2 6 ． N o． 3 Ma r ， 2 O 0 7 “三 软 ”不 稳 定 煤 层 瓦 斯 治 理 技 术 张永朋 ，彭学辉 郑煤集团公司 米村煤矿，河南 新密 4 5 2 3 9 4 摘要 针对“ 三软” 不稳定煤层在掘进过程中瓦斯涌出量较大， 且煤质较软、 顶煤较活的情况 ， 为保证工作面的安 全掘进 ， 采用抽、 卸、 排相结合的方式对掘进面瓦斯进行治理， 有效地减少了煤体的瓦斯涌出量， 降低了回风流中的 瓦斯浓度。 关键词 “ 三软” 不稳定煤层 ；掘进工作面；瓦斯治理 中图分类号 3 1 ／ 1 2 文献标识码 A- 文章编号 1 0 0 8一卵2 5 l 2 唧 0 3一 X 7 0 0 2 An a l y s i s 0 n Ga s Go v e r n m e n t Te c h n o l o g y f o r“ Th r e e S o f t ’ ’Un s t a b l e C0 a l S e a m Z HA NG Yo n gp e n g ，P E NG Xu eh u i Mi c u n C o a l M i n e ， Z h e n g z h o u C o a l G r o u p C o m p a n y ， X i n m i 4 5 2 3 9 4 ， C h i n a A b s t r a c t D u r i n g d i g g i n g i n“ T h r e e s o f t ”u n s t a b l e c o a l s e a l I l d i r e c t t o l a r g e a m o u n t o f g a s so ft m o v i n g t o p c o a l f o r a s s u r i n g s a f e d r i v i n g ，a d o p t s t h e w a y o f d r a i n i n g a n d p u mp i n g c o n t r o l d i g g i n g f a c e g a s ， w h i c h e ff e c t i v e l y r e - d u c e the p o u r i n g am o unt o f g a s and d ecr e a s e the g a s d e n s i t y o f r e t u rni n g a i r ． Ke y wo r d s “ t h r e e sof t ’ ’ u n s t e a d y c o a l s e a m；d r i v i n g f a c e ；g a s c o n t r o l o 前言 ． 麓 郑 煤 集 团米 村 煤 矿 属“ 三软” 不稳定煤层 ， 工 对工作面的安全掘进构成了一定的隐患。为有效降 2 ． 4 依靠科技手段为水害防治保驾护航 水在岩层中处于隐蔽赋存状态， 只有通过物探、 钻探、 化探等技术手段， 加上科学分析， 才能确定矿井 的水文地质情况， 建立基础的资料库， 为防治水工作 提供可靠依据。多年来， 集团公司不遗余力提高防治 水 的技术装备， 与科研院所联手推动科学技术转化为 生产力。集团公司为各生产矿井配置便携式矿井地 质探测仪、 瞬变电磁仪、 音频电穿透仪、 直流电法仪等 物探仪器； 为寺 河矿配备 了千米 钻机 ， 古 矿配备 了 Z D Y一3 2 0 0 S型和 Z Y一3 0 0型全液压钻机 ， 钻探长度 达 3 5 0 m 。各矿还邀请科研院所对地质技术人员进行 培训， 熟习物探仪器使用方法， 提高预见测水平； 在西 区各矿井安排地面电法勘探、 水文地质钻孔工程， 建 立水文观测系统 、 水化学分析实验室， 判别出水点的 水源层位 ， 以开成有效的水害预警 系统 。依靠科技手 段 ， 极大地提升了矿井抵御灾害的能力。 2 ． 5 重点强化防治水措施的落实 防治水的一切组织工作和措施 ， 关键在落实上。 集团公司围绕着水害治理“ 防、 堵 、 疏 、 排 、 截” 五项综 合治理措施抓好落实。各矿每月对所有采掘头面进 行水文地质预测预报 ， 集 团公 司每月对各矿水文地 质状况重点分析预报； 老区回采 9 煤工作面之前都 对其上覆 3 煤采空 区实行区域排放 ； 掘进 3 煤工 作面时安排掘进泄水巷， 排放相邻采空区积水； 赵庄 与长平井区遇导水构造用化学注浆方法加固围岩与 底板 ； 寺河西 区承压开采前编制有承压水 的疏放方 案； 古矿下分层掘进时根据水文地质资料“ 有疑必 探 、 先探后掘” ， 过停采线 与预测积水区时班班下通 知单， 落实进尺与水情， 提前备好排水设备； 赵庄矿 根据三维地震资料进行开拓布置， 提前留设防水隔 水煤柱。各生产矿井每个采掘面都编制有 防治水措 施和探放水设计， 各矿在落实防治水措施时， 始终坚 持一个原则 ， 就是把每项 措施贯彻落实到每一个班 次 、 每一个人 、 每一个时刻 。 3 结语 通过分析晋城矿 区水害 因素 ， 有针对性地开展 防治工作 ， 通过全员参与 ， 采取有效对策措施并认真 落实措施， 建立起全体、 全方位的综合防治体系， 逐 步消除了水害影响 ， 打造 出和谐矿 区、 平安矿区。 参考文献 [ 1 ] 杨新亮 ． 晋城矿 区充水 因素分析 内部资料 f z ] ． 2 O O 2 ． 收稿 日期 2 0 0 61 2 2 6 ； 修订 日期 “ 2 0 0 70 1 2 2 作者简介 张永朋 1 9 7 5一 ， 男， 河南新郑人 ， 助理工程师， 1 9 9 8 年毕业于中国矿业大学 ， 现在郑煤集团公司米村矿从事通风瓦 斯管理工作， T e l 0 3 7 1 6 9 7 1 1 9 0 1 转 2 6 3 2 3 。 维普资讯 第 3 期 张永朋， 等 “ 三软” 不稳定煤层瓦斯治理技术 7 1 ． 低掘进面的地应力 和瓦斯压力 ， 保证掘进面 的安全 掘进 ， 并为采面的瓦斯治理 打好基础 ， 经分 析论证 后， 决定采用抽、 卸、 排相结合的方式对掘进头瓦斯 进行治理。 1 概 况 1 ． 1 工作面概况 2 6 0 7 1 工作面位于 2 6 采区中部， 该工作面南部为 未开采的 2 6 0 6 1 工作面， 北部为未开采的 2 6 0 0 7 1 工作 面。2 6 0 7 1 上副巷设计长度 9 2 6 m， 采用 9 ． 8 U型钢 支护 ， 掘进面煤厚 5 m左右 ， 煤层倾角 1 0 ， 沿底掘进， 手镐落煤 。现采用 1台 23 0 k W 局扇 ,／ 8 0 0 n l n l 风 筒 和 1 台 2 2 k W 局扇 中 6 0 0 n 1 H l 风筒 供风， 迎头风量 6 0 0 m 3 ／ m i n ， 正常 生产时 掘进面平 均瓦斯体 积 分数 0 ． 4 ％， 平均瓦斯涌出量为 2 ． 4 ／ m i n 。 1 ． 2 瓦斯治理的必要性 2 6 0 7 1 上副 巷前期 掘 进过 程 中瓦斯 涌 出量 仅 0 ． 8 I n 『 ／ m i n左右 ， 在掘进至 6 4 0 m时 ， 瓦斯涌出量逐 渐增大 ， 并稳定在 2 ． 4 m 3 ／ m i n左右 ； 而且该面煤质较 软 ， 顶煤较活 ， 虽然采取了注水、 边挺边进 、 打卸压钻 孔和瓦斯释放孔等措施， 但在掘进过程中瓦斯体积 分数时有达 到临界值现象 。为保证该 面 的安全 掘 进 ， 并为 2 6 0 7 1 采面的瓦斯治理打好基础 ， 经分析论 证后决定在 2 6 0 7 1上 、 下副巷采用抽 、 卸 、 排 相结合 的方式对掘进头瓦斯进行治理。 2 治理途 径 按照“ 先抽后采 、 监测监控 、 以风定产” 的瓦斯治 理十二字方针， 决定采用抽 、 卸、 排相结合的方式对 掘进面的瓦斯进行治理 ， 并在工作面 回采之前进行 该煤层瓦斯抽放 ， 做好 2 6 0 7 1采面 的瓦斯预抽工作 ， 最大限度地分流部分煤层 瓦斯 ， 为安全 回采积极创 造条件。 2 ． 1 瓦斯抽 放 为截流巷帮 瓦斯涌出 ， 在掘进巷道两帮做挂耳 钻场 ， 实施边掘边抽 ， 见 图 1 。钻场间距 3 0 m， 在巷 道两 帮交叉布置 ， 钻 场深 4 m， 采用 2 ． 6 m2 ． 8 m 腿 梁 坑木对棚支护 ， 棚距 0 ． 5 5 m 瓦斯抽放后 ， 除每隔 1 5 0 m保留一钻场作为避难硐室外 ， 其它钻 场全部封闭 。 在巷旁每个钻场布置 6 个钻孔 ， 孔径为 8 9 r a in ， 孔深 6 0 I 1 1 ， 呈两排 三列布置 ， 上排 开孔 位置距巷底 1 ． 5 m ， 下排开孔位置距巷底 1 ． 0 m 。靠近巷帮的二 个钻孔距巷道轮廓线的距离为 1 ． 5 I l l ， 中间 2 个钻孔 距巷道轮廓线的距离为 2 ． 5 m， 里边 2个钻孔距巷道 轮廓线的距离为 3 ． 5 m ， 靠近巷帮的二个钻孔方向 与巷道掘进方 向一致 ， 所有钻孔应做到控制全煤厚。 由于煤层顶板起伏较大 ， 煤厚极不稳定 ， 经常出现钻 孔达不到设计深度， 因此， 允许掘进距离也随之改 变 ， 但必须留有 1 5 m的超前距 。抽放钻孔每打成一 个 ， 联 网抽放一个 ， 通过抽放泵的负压作用 ， 抽出巷 道两帮及掘进头前方煤层瓦斯。每个钻场的抽放管 均并到 巾 2 5 0 n Ⅱ n 的主管上， 实行 超前 和滞后连续抽 放 ， 直到抽出瓦斯浓度较低 为止。抽放泵安装在进 风流的平巷 中， 型号为 S K一6 0型， 最大抽放量为 6 o r n 3 ／ m i n 图 1 掘进工作面挂耳钻场抽放示 意图 2 ． 2 煤体卸压 在巷道两帮进行抽放的同时 ， 由于巷 中的煤体 压力没有得到释放 ， 因此在迎头打 6 个卸压钻孔 ， 孔 径为 8 9 r a i n ， 孔深 4 0 i n ， 保证掘进 2 0 m后 ， 卸压钻孔 仍超前于迎头 2 0 m。如果前方条件发生变化 ， 卸压 钻孔打不到 4 0 I l l 时 ， 允许掘进距离也随之改变， 但 超前距保持不变。并对该 工作面采用 值 指标法 进行预测 ， 具体如下 1 用煤 电钻 、 i I R n麻花钻杆在掘 进面打 3 个孔深 8 m的预测钻孔。 2 每一预测钻孔分三次施工， 并分别测量出该钻 孔在 4 m， 6 m， 8 m时的钻屑量和钻孔瓦斯涌出初速度 ， 然后依据下式计算出该孔在该深度时的 值。 R S 一 一1 ． 8 q 一 一4 式中 J s 一每个钻孔沿孔长最大钻屑量 ， L ／ m； q 每个钻孔沿孔长最大瓦斯涌出初速 度 ， L ／ m m i n 。 3 当任一钻孔在任一测量深度， 值都符合规 定要求时 R6 ， 要依据预测钻孔要求 ， 加密瓦斯释放孔 ， 直至措施有效 即 R6 时方可掘进。 4 R值预测应在每轮瓦斯释放钻孔施工完毕 并释放一定时间后进行。 5 每轮预测循环应 留有 3 I l l 的预测超 前距 ， 即 每次预测后只准掘进 5 m。 2 ． 3 瓦斯释放 在实施边抽边 掘和煤层卸压措施的同时 ， 由于 卸压钻孔之间的煤体瓦斯含量仍然较大 ， 因此 ， 需在 巷道迎头施工 瓦斯排放钻孔 。具体操作 采用 四六 制作业方式 ， 一班专 门打钻释放瓦斯 ， 一班掘进 ， 全 天两班打钻 ， 两班掘进 。在断面为 9 ． 8 m 2 的掘进迎 头每次打 2 0 个瓦斯排放钻孔 ， 孔径 8 9 r a i n ， 孔深 8 m 指钻孔在巷道掘进方 向的投影长度 ， 钻孔方位平 行于巷道掘进方 向， 间距 0 ． 7 m， 钻孔倾角按控制伞 维普资讯 第 2 6 卷第 3期 2 O O 7 年 3月 煤炭技术 Co a l Te c h n o l o g y Vo 1 ． 2 6． N o． 3 Ma r ， 2 O O 7 关 于煤矿 雷击防护 李思军，王磊 永城煤 电集 团 供 电处 ，河南 水城 4 7 6 6 o 0 摘要 分析了雷击侵入设备的途径， 介绍了防护器件 S P D， 在遭遇雷击时 ， 利用它箝压、 泄流， 将大部分雷电流引入 地下泄散， 并针对不同场所， 提出了雷击防护的具体方案。 关键词 雷击防护；煤矿安全 中图分类号 T D 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 88 7 2 5 2 0 0 7 0 3一 I 7 2 0 2 Th u n d e r s t r o k e Pr e v e n t i o n o f CO a l M i n e U S i i a n ，W-ANG L e i Y o n g c h e n gC o a l P o w e r G r o u p 。 Y o n g c h e n g 4 7 8 8 0 0 ， C h i n a n 它I 士 达几千度以上。它产生的强大电流 、 磁场和磁辐射 ， u 口 对建筑物 、 供电电网、 计算机网络 、 数字化电气设备等 雷电是一种极具破坏力的自然现象 ， 虽然放 电作具有极大的破坏作用。由于煤矿企业 电气设备采用 用时间短， 但放 电时产生数万伏至数十万伏冲击电 了较多的计算机和微电子器件 ， 一些微电子器件工作 压， 放电电流可达几十到几十万安培， 电弧温室也可 电压仅几伏，工作电流小至微安级， 极易遭受雷击危 煤厚进行设计 ， 终孔保证控制在巷道轮廓线以内 2 ～ 4 m范围内， 并保证超前距在 5 m以上 ， 计算释放 钻孔总面积 占迎头断面积 的 1 ． 5 ％， 对掘进 头前方 煤体瓦斯起到充分释放作用。 2 ． 4 本煤层瓦斯抽放 工作面 回采之前 ， 利用布置在煤层 中的钻孔提 前对工作面进行本煤层瓦斯抽放 。在抽放泵负压作 用下， 抽出煤层内的瓦斯， 使之通过抽放系统直接进 入矿井总 回风巷 ， 从而达到减少采 面瓦斯涌 出量 的 目的。 瓦斯抽 放钻场设置 钻场可利用巷道掘进期 间 留下的巷旁挂耳钻场， 也可不用钻场， 直接在工作面 上下顺槽向工作面煤层打钻。 顺层抽放钻孔布置与施工 在工作面上下顺槽 钻场内沿煤层倾 向施工双层扇形顺 层钻孔 ， 相邻 钻 场的钻孔形成立体交叉 ； 在工作面上下顺槽直接 向 工作面煤层打平行钻孔 和斜 向钻孔 ， 并形成立体交 叉 ， 孔径不小于 8 9 m m。 3 打钻措施与封孔工艺 3 ． 1 打钻措施 钻孔施 工 是瓦 斯抽 放 的关键 环节 之 一， 采用 Z Y G一1 5 0型钻机进行钻孔施工 ， 风力排粉 。 3 ． 2 封孔工艺 【 聚胺脂封孔法 封孔管使用 ,／,2 5 m m朔料管， 长度 1 ． 5 m x 3 节， 通过节箍相连。将一块 0 ． 5 mX0 ． 7 m毛巾的一边 固定在最里面一节管子外侧，封孔时，先将聚胺脂 A型 2 0 0 0 g ， B型 2 5 0 0 g 倒 在容器 中迅速搅 拌均 匀 ， 将封 口上 的毛 巾伸开， 将 混合物均匀糊 在毛 巾 上，边糊边卷 ， 然后将封 口管插进钻孔预定的位置 ， 整个过程必须在 1 m i n内完成 。其优点是密封性能 好 ， 但操作必须快速熟练， 如图 2 所示。 2 5封孔 管 8 9钻孔 聚氯酯 图 2封孔示意 图 4 治理效果 在巷旁挂耳钻场抽放和该煤层瓦斯抽放过程 中， 其抽放量可达到 0 ． 8～0 ． 9 m 3 ／ mi n ， 平均抽放体 积分数达到 8 ％ ～1 0 ％， 最高达到 1 2 ％， 抽放率达到 2 8 ％以上 ， 保证 了掘进安全， 效果非常明显 ， 并为工 作面的安全回采打下了良好的基础。 5 结束语 通过采用抽、 卸、 排等手段， 有效地释放了巷道两 帮的瓦斯、 瓦斯压力和迎头煤体的自身压力， 减少了巷 道两帮煤体向巷内涌出的瓦斯量 ， 降低了回风流中的 瓦斯体积分数， 保证了掘进工作面的安全生产。 参考文献 [ 1 ] 张铁岗 ． 矿井瓦斯综合治理技术 [ M] ． 北京 煤炭 工业 出版 社， 2m 1 收稿 日期 - 2 0 0 6 1 2 1 3 ； 修订 日期 2 0 0 7 0 1 0 7 作者简介 李思军 1 9 6 8 一 ， l t J I I 德阳人 ， 1 9 9 3 年毕业于哈尔滨工学院， 现在永城煤电集团从事技术工作， 发表论文多篇。 维普资讯