龙煤集团千米深井安全开采探讨.ppt

龙煤集团千米深井安全开采探讨,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司,汇报人尚秀廷二0一三年五月,〔全国煤矿千米深井开采技术座谈会资料之十一〕,汇报提纲一、深井开采现状二、深井开采灾害特征三、深井开采灾害控制四、待解决的技术难题五、结束语,一、深井开采现状,龙煤集团目前39个生产矿井的生产水平平均深度600.23米，平均开采下限为814.95米。新水平设计平均深度为812.8米，设计平均开采下限为1051.88米。其中生产矿井采深超过800米的矿井为鸡西分公司杏花煤矿、城山煤矿、东海煤矿、平岗煤矿、滴道立井、东山煤矿、张辰矿煤矿；鹤岗分公司兴安煤矿、富力煤矿、新陆煤矿；双鸭山分公司新安煤矿、东保卫煤矿；七台河分公司桃山煤矿、新兴煤矿、东风煤矿、新立煤矿，计16个矿，占现生产主力矿井的40.03。而采掘活动达到1000米的矿井为杏花煤矿、城山煤矿、东海煤矿、东山煤矿、兴安煤矿，计5个矿，占生产主力矿井的12.82。,二、深井开采灾害特征,1、深井热害严重东海煤矿、城山煤矿、张辰煤矿、兴安煤矿存在采掘工作面温度超过国家标准现象。东海煤矿采深800-900m岩温达到34.5度，平均地温梯度3.7℃/100m，采掘工作面气温全年都超过28℃，经现场实测，工作面上头出风口温度已达到35℃，相对湿度97左右，上隅角温度37℃。工作面闷热潮湿，容易诱发湿疹、皮肤溃烂等高温疾病，井下机电设备的正常运行也受到严重影响，既危害了职工身体健康，又影响矿井安全生产。,,采面温度变化曲线（未生产期间）,采面温度变化曲线（生产期间）,2、采场矿压显现强烈，巷道围岩变形量大由于受开采深影响，导致掘进巷道变形较大，全岩巷道顶板掉渣，两帮片帮，底板底鼓。全煤及半煤岩巷道顶板下沉速度较快，两帮移近，工作面上下两巷底鼓、棚子变形，巷道断面变小，影响正常使用。揭煤、过断层破碎带顶板易抽冒。,,顶板破坏情况,,巷道两帮围岩破坏情况,,变电所硐室底鼓,3、冲击地压显现强烈，破坏严重城山、富力、新陆矿为冲击地压矿井；东海、兴安、新安、桃山、新兴为即突又冲矿井。历史上有记录冲击地压破坏显现178次，致伤人员82人次，伤亡18人，最多一次是2004年9月22日峻德煤矿事故伤亡8人。,冲击后的回风道36U拱型支架,配点电开关被全部弹至顶板,,SZZ1000转载机被弹至顶板,采煤机被冲倾斜,4、瓦斯涌出量增加，由高瓦斯矿井演变为煤与瓦斯突出矿井杏花煤矿、城山煤矿、东山煤矿、张辰煤矿、东保卫煤矿瓦斯涌出量加大。如张辰煤矿随着采深增加，瓦斯涌出量逐渐增大，瓦斯绝对涌出量由2008年的25.95m3/min增加到2012年的42.81m3/min，增加近一倍。平岗煤矿、滴道立井、东风煤矿、新立煤矿，由高瓦斯矿井演变成煤与瓦斯突出矿井。,三、深井开采灾害控制,1、深井热害控制通过采取煤层注水降温；优化矿井通风系统，投用大功率风机，增加工作面配风量；投入矿井制冷设备。采掘工作面温度超标现象得到初步解决。,,为了解决高温问题，东海矿曾经实施过井下局部降温，采用井下防尘水排热的方式，但因用水量大没用成功，目前拟采用以回风排热的方式实施制冷，对井下工作面进行降温，选用一台机组，为工作面进风巷和回风巷同时降温。进风巷在距工作面200米处开始，往后安装4台空冷器，空冷器每台间隔50米。回风巷在距离工作面100米处安装2台空冷器，间隔100米。,,东海煤矿井下降温系统原理,2、深部开采围岩控制1合理巷道布置，使巷道尽可能避开动压影响及应力集中区，优化开采程序，防止形成孤岛煤柱和相向回采，实行跨采区上下山开采和无煤柱护巷技术。2优化巷道设计，适当扩大巷道断面，在施工过程中在巷道两侧底角设计成弧形，并打底角锚杆，以此来减小底角处由应力集中所造成的损害和增加底角围岩自身的承载能力。,3可采用预应力树脂锚杆为主的锚网喷支护，并适时地进行二次支护。巷道掘进以后应及时对表面围岩进行封闭，防止围岩风化。由于巷道围岩应力大，开挖后产生应力集中，巷道掘进后围岩会产生较大的变形，所以初喷混凝土在大变形的作用下往往会发生断裂与脱落，因此第一次喷射混凝土的厚度要小一些，然后在适当时机进行二次喷射混凝土，保持喷射混凝土的强度和完整性。,支护设计图,回风下山支护效果图,4）对巷道底角与肩部加强支护，限制巷道局部变形过大，保证巷道整体收缩与变形，使巷道变形整体协调发展，保证巷道的稳定性，对底鼓严重区域的巷道底板进行锚杆支护。,,底锚支护效果图,3、冲击地压灾害控制在冲击地压矿井数量逐步增多的情况下，龙煤集团及各分子公司高度重视，先后与中国矿业大学、煤科总院、山东科技大学等单位合作，对冲击地压防治工作进行研究，引进先进监测设备，治理手段更加多样化。,龙煤集团与平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司开展了龙煤集团鸡西分公司平岗煤矿14煤层单一煤层深部构造复杂区域瓦斯综合治理技术、峻德煤矿三水平北部区防冲击地压、防灭火、防突综合治理技术和鹤岗分公司兴安煤矿四水平北11层防冲击地压技术研究项目，现各项目进展顺利。峻德矿项目已组织建立数据综合分析平台，对“8.30”、“9.12”、“11.24”强矿震进行了分析总结，运用综合指数法确定的三水平北17层三四区一段工作面的冲击地压危险指数为0.58，该工作面的冲击地压危险等级为C级，冲击地压的危险状态属于中等冲击危险，提出了煤岩采前预卸压防冲理论。,,鹤岗分公司兴安矿冲击地压灾害较为严重，治理手段最为全面，包括SOS微震监测、电池辐射监测、KJ27矿山压力监测、钻屑法检验、走向爆破断顶、倾斜爆破断顶、大孔径煤体卸压、高、低压煤体注水、顶板高压水力致裂、底板爆破卸压、锚网索U型棚支护、“锚网＋钢带＋锚索梁＋36U”等复合支护。,,双鸭山分公司分公司新安矿对深部回采的动压明显工作面采取巷道爆破断顶卸压，采用大孔径钻孔卸压方法，采用巷道超前150米范围强支护管理。利用钻屑法、电磁辐射仪进行效果检验，消除了冲击地压危险性。对深部施工动压明显的掘进工作面采取大口径钻孔卸压，采用松动爆破煤体卸压方法。利用钻屑法。电磁辐射仪相结合方法进行效果检验，消除冲击地压危险性。,,4、煤与瓦斯突控制在科研方面，积极与院校、科研单位合作。龙煤集团与西安煤科院联合开展的“鸡西分公司梨树矿地面钻孔预抽瓦斯项目技术研究”项目进展顺利，现处于排采阶段。龙煤集团与CFT公司联合开展的地面钻井预抽工作正在进行；鹤岗分公司开展了“深部开采矿压规律及冲击地压预测、防治关键技术”项目研究。瓦斯地质研究院开展了“矿井构造煤与瓦斯突出关联技术研究”项目研究等。,,平岗矿项目采取穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施及顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施，实现递进掩护式消突，现在瓦斯抽采上采取了高抽巷、顺层钻孔、穿层钻孔和上隅角埋管等治理措施。同时还开展了“地面钻孔预抽瓦斯技术研究”、“滴道煤矿立井煤与瓦斯突出区域预测研究”。,,在现场方面，积极推广解放层开采，因地制宜的使用各种抽采手段（高抽巷、穿层钻孔、高位、仰角），力求抽采达标。去年开采保护层面积42.5万平方米，区域预抽26个块段，全部达到了防突的标准；开采的11个突出煤层中有21个采煤工作面是在消突的情况下安全回采完毕（其中9个采煤面采取开采保护层、12个采煤面采取岩巷穿层钻孔预抽或顺层钻孔预抽），突出煤层中有27个掘进工作面（其中采取开采保护层的14个，岩巷穿层钻孔预抽的8个，顺层超前钻孔抽放的5个），做到了抽采达标。,四、待解决的技术难题,1、深井热害控制难题加大深井热害成因及机理分析及地面永久降温装备研究；希望能够通过投用先进制冷设备降低工作面温度，减轻热害；寻求深井热害资源化利用方案。2、软岩支护难题深入分析龙煤集团各矿井软岩大变形机理，提出不同类型软岩支护技术方案。,,,3、冲击地压控制难题围绕“强设计、强抽采、强监测、强卸压、强支护、强管理、技术、大断面”进行深入细致研究。重点研究龙煤集团各矿井冲击地压发生机理，制定行之有效的冲击地压防治规划。,,4、煤与瓦斯突出控制难题1）加大龙煤集团突出矿井煤与瓦斯突出瓦斯治理研究；2）富力煤矿高瓦斯易发火煤层放顶煤开采期间瓦斯防治及防火技术研究3）新安煤低透气性薄煤层抽放预抽效果及近距离煤层瓦斯治理与防火治理问题；,五、结束语,深部开采问题是龙煤集团当前和今后面临的重要问题，影响黑龙江省经济的发展，须加以重视。该问题的解决，既要充分重视、发展现有的研究成果，发挥现有的科学技术，同时要学习和发展新的理论，引入新的思维和研究方法，加大科技创新力度，吸收和消化国内外先进技术和经验，采用先进的技术装备，不断改进和优化生产工艺，从而实现深部矿井安全、高效、低成本开采。,,谢谢,黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司,