突矿井瓦斯防治技术的综合应用(1).doc

突矿井瓦斯防治技术的综合应用 内容摘要高突矿井瓦斯防治技术的综合应用邯矿集团陶二矿属于高突矿井， 2007年4月20日，12211工作面上巷掘进头，发生了一起瓦斯突出恶性事故，夺去了11名工友的生命，从此，家庭残缺不全，亲人深陷痛苦深渊，留下了永远的伤痛，同时，国家遭受了巨大的经济损失，带来了不良的社会影响，几年来，... 高突矿井瓦斯防治技术的综合应用 邯矿集团陶二矿属于高突矿井， 2007年4月20日，12211工作面上巷掘进头，发生了一起瓦斯突出恶性事故，夺去了11名工友的生命，从此，家庭残缺不全，亲人深陷痛苦深渊，留下了永远的伤痛，同时，国家遭受了巨大的经济损失，带来了不良的社会影响，几年来，陶二矿深刻汲取惨痛教训，对待瓦斯治理工作，兢兢业业，如履薄冰，严格执行防治煤与瓦斯突出细则规定、煤矿安全规程规定；积极和中国矿大、抚顺煤科院、重庆煤科院、河南理工大学等科研院所合作，测定参数，制定科学的消突方案；积极探索瓦斯治理新途径，上装备，上措施，应用新技术，新科技成果，采取区域治理和局部防突相结合，坚持做到了不掘突出头，不采突出面，消突以后再进行生产，保证了矿井的安全，本文总结了瓦斯治理防治技术的一些关键措施。 1、陶二矿区概况。 2、根据中国矿业大学对我矿实际考察和局文件的批复，我矿临界值确定为Smax4.0kg、Δh２200pa认为无突出危险，达到或超过此临界值则认定为有突出危险。 2、突出危险区域采取的主要措施 2.1掘进期间采取的消突措施 2.1.1布置长钻孔抽采瓦斯 掘进工作面布置18个长钻孔，控制前方60米和巷两帮轮廓线外15米的煤体，打一个抽采一个，然后打两个检验孔，最长允许进尺40米，余20米的超前距， 2.1.2然后进行局部防突措施，打10米释放孔，然后进行预测，指标不超允许进5米，每５米进行预测，指标超限，后几个循环，每个循环都要局部防突，还要检验。 2.1.2本煤层钻孔打钻抽放,掘进头掘进时,在迎头之后,沿布置工作面方向打抽采钻孔,根据抽采半径,布置3-5米间距的钻孔,孔长设计为两巷钻孔在采煤工作面相交叉,不留空白点,打成一个抽采一个, 2.1.4采取沿孔留巷技术,利用高水材料在工作面下巷老塘进行沿孔留巷,作为2214上巷,在掘进时不用采取防突措施,提高了进尺,一般高突掘进头,月进尺为40米,而12214上巷掘进达到了150多米,提高了单进水平,并且安全上消除了突出危险,留巷680多米,个别段沿垛边用圆木加强了支护,成型很好,取得了成功. 2.2采煤工作面生产期间采取的消突措施 2.2.1预抽工作面煤层瓦斯.在工作面风巷和运巷布置密集钻孔或交叉钻孔,提前对工作面进行本煤层瓦斯预抽,规定预抽期不得小于6个月,预抽率不得低于30,否则工作面不得投产. 2.2.2边采边抽.规定原来进行本煤层预抽的钻孔不得提前甩掉,利用超前支撑压力对工作面前方煤体的作用而产生大量的裂隙对本煤层瓦斯继续实施抽放,降低前方煤体的瓦斯压力和含量. 2.2.3工作面煤壁浅孔孔深7-8米高压注水.工作面每推进5米,要进行工作面预测,沿工作面上下端头,每隔6米,进行预测,然后注水,注水利用工作面乳化液泵,注水压力12-15Mpa. 2.2.4顶板裂隙带高位抽放瓦斯。在工作面上巷布置高位钻场，沿巷道顶板打斜交钻孔，通过裂隙带通道，把瓦斯抽到钻孔。根据相邻已采工作面经验，以及2211面瓦斯涌出量分源计算2煤层相对瓦斯涌出量为8.25m3/t， 1煤平均相对瓦斯涌入量为9.14 m3/t。采用高位抽放抽放老空中瓦斯，降低瓦斯涌出量，同时可改变上隅角风流方向，避免瓦斯超限。 钻场间距及布置原布置为60m，后根据抽放效果调整为30m。每个钻场内打2排共6个呈扇形分布钻孔，下排孔终孔高度13m～15m，上排孔终孔穿过1煤层。钻孔投影距上平巷530m。孔深80m，孔径Φ75mm（开口20米Φ90mm）。封孔管为50mm钢管，管长20m，花管7m，封孔长度进入岩层5米，水泥沙浆封孔。连接支管为Φ51mm高压胶管。 高位正常抽放与停泵不抽时相比，回风巷平均瓦斯浓度降低幅度达23以上，割煤班平均瓦斯浓度降低幅度达22，高位抽放对治理回风流瓦斯明显。2211面开始回采，上隅角局部瓦斯浓度高达12，一般在2～5，回风巷平均瓦斯浓度为0.51，最大达到0.8，瓦斯涌出量达到了12 m3/min。高位抽放系统形成后，上隅角瓦斯浓度降到0.7以下，回风流平均瓦斯浓度为0.39，最大为0.47，效果明显。 2.2.5工作面上端头隅角抽放瓦斯，通过抽放管路对上隅角瓦斯进行抽放，使用伸缩性风筒或接柔性管路进行负压抽放。为治理回采期间回风流上隅角瓦斯，利用南采瓦斯泵站的ZYW-60/110矿用移动式瓦斯抽放泵，专门配置了一套抽排管路，出口负压在40kpa，管路连接损耗和管路自身损耗大概在35左右，终端负压稳定在25kpa以上，管路吊挂在回风巷和回采切面交汇处，并随着采面的推移拆卸管路，以满足抽排要求，经过吊管抽排，上隅角瓦斯浓度由原来的2-5左右降低到0.5以下，由原来的平均三天超限一次（1.0以上）到采用后的连续两个月没有出现一次超限，有效地抽排了回采工作面上隅角瓦斯。 2.2.6利用Y型巷道布置方式，使得从采空区带出的瓦斯通过瓦排巷排出，减少工作面上隅角的瓦斯积聚。 3.消突效果考察 以12212工作面为例考察突出工作面采取的消突措施后的有效性。 3.1工作面基本情况及抽放钻孔布置情况。 3.1.1掘进工作面消突情况。 3.1.2以 2214下巷掘进工作面为例,采取的区域防突措施；12214下巷掘进工作面位于北牛叫村东800－1400米，地表为梯田，有少量基岩出露，地势东高西低,地面有一条沁水河自北向南与南部一座水库在本面中部汇流后再向东流过，本区有两条高压线自西向东在本面中部，无建筑物保护。 本面位于扩大区首采区辅助皮带上山北翼，西邻正在回采的12212工作面，北邻12428掘进工作面，东邻未开发区。 本面煤层一般厚度为3.6米，为复杂结构煤层，在煤层中下部普遍有一层粉砂岩夹矸厚0.1-0.25米，煤层主要由亮煤和镜煤组成，其次为暗煤和丝炭，高发热量，低硫，低磷。 工作面构造以断层为主，上巷目前已有8条小断层，落差一般在0.7－3米，在原2212探巷共发现5条断层，其中有一条较大断层，倾向E35S，倾角65，对本面有影响，可能会有断层分叉进入本面；根据地震资料在本面中部还可能存在一个落差0－15米的断层。 12214下巷沿2＃煤层顶板掘进，顶部采用锚网梁支护，帮部采用挂纵梁配锚杆支护，帮顶均采用锚索进行加固。 （1）采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施。 （2）顺层预抽钻孔孔深60m、孔径94mm，上、下帮各控制巷道轮廓线外15m。 （3）顺层预抽钻孔孔底间距为5m，根据控制范围顺层预抽钻孔孔数为18个，分两排布置。（见附图） （4）终孔后接抽放管路进行抽放，封孔段深度不得小于8m，保证钻孔有足够的预抽时间。 （5）预抽钻孔每循环必须留有20m的钻孔超前距。 该掘进工作面施工区域防突措施钻孔总共为14个循环。共计255个钻孔，总进尺共计15000m。 ,3.1.3该工作面采用“钻屑指标法”进行区域防突措施验证，在工作面进入该区域时，立即连续进行至少2次区域验证，工作面每推进5m再进行1次区域验证。 （1）区域验证钻孔布置区域验证施工3个验证钻孔，钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m. 2实测得到S或Δh2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。当验证措施有效无突出危险时，采取安全防护措施进行回采；只要有一区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的采掘应当执行局部综合防突措施。采取局部防突措施钻孔布置措施孔直径76mm，措施钻孔孔底间距不大于2m，孔深10m（投影孔深）。每排钻孔数量为8个，成扇形均匀布置。（见附图） ①煤层厚度大于2m时、按三排孔布置；上排钻孔开口位置距顶板1m，孔位置距顶板0.5m，下排钻孔开口位置距底板1m，终孔距巷道底板0.5m，中排孔布置在上下两排孔中间，中排孔与巷道顶板平行 ②煤层厚度在1－2m时按两排孔布置；钻孔要根据煤厚的均匀布置。 ③煤厚小于1m时单排孔布置。钻孔布置时位于煤层中部。 ④煤层破碎或变软、断层构造面附近应适当增加排放孔3－5个。 4.突出危险采煤及掘进工作面采取的安全防护措施 4.1工作面保证上下巷通风断面满足要求、人行道畅通。预测预报人员严格按相关技术措施和操作规程有关要求操作，每次测定结果及时填写防治突出措施效果检验单，报矿总工程师审批，将矿总工程师审批的结果送生产单位、安监处、通风区、调度室等有关单位。由防突区负责预测和检验工作，预测孔和排放孔等钻孔的施工由生产施工单位负责，严格按设计作业。技术科要做好地质探测预报工作，施工单位在工作面距上、下端头15m和工作面中间分别距顶底板各1m的位置打2个15m深的探构造孔，孔径为42mm。当工作面前方遇断层或其它地质构造，或煤层赋存状态发生较大变化时，立即停止工作，制定过构造带措施。出现喷孔、顶钻等明显的突出预兆时，施工单位班组长必须立即停止打钻，切断工作面内所有非本质全型电器设备电源，撤出所有人员到安全地点，并向调度室汇报。工作面防治瓦斯措施效果检验有效时，允许的推进进度必须同时保证在工作面推进方向留有不小于3m的排放孔超前距和不小于2m的检验孔超前距。工作面进行措施孔、预测或检验孔施工前，要采取切实有效的安全措施，以防片帮伤人。 4.2掘进工作面打预测孔、措施孔前，必须将巷道支护到迎头，处理完掘进头虚煤及残（瞎）炮，并将巷道的杂物处理干净，电缆吊挂整齐，机电设备进行检修要保证行人畅通及无电气失爆。 4.2、预测预报人员严格按相关技术措施和作业规程有关要求操作，每次测定结果及时填表，报矿总工程师审批，将矿总工程师审批的结果报送有关单位，否则，矿组织分析，严肃进行处理。 4.3、施工单位严格按照矿总工程师批准的进尺生产，严禁超进尺掘进。地区瓦斯员、班队长要严格掌握进尺，否则，已经发现，矿值班人员要组织进行分析。 4.4、预测人员由防突区派预测员负责，预测孔和排放孔等钻孔的施工由生产施工单位负责，严格按设计作业，不符合要求重新打孔并分析责任。技术科要做好地质探测预报工作，施工单位每一个探放瓦斯循环要分别距顶底板各1米的巷道中间位置打2个15米深的探构造孔，孔径为Φ42mm。掘进工作面前方遇断层或其它地质构造，或煤层赋存状态发生变化时，立即停止掘进，制定过构造带措施。 4.5、在执行措施时，必须在所打钻孔上方悬挂便携，打钻过程中，如发生喷孔、夹钻、顶钻时，可暂打其它钻孔，排放一段时间后再续打至设计孔深，且在出现喷孔、夹钻、顶钻等明显的突出预兆时，施工单位负责人应立即停止打钻，切断巷道内所有（除检测）电源，撤出所有人员。 4.6、迎头施工前要用量角器按措施要求确定钻孔角度。 4.7、打瓦斯排放钻孔、预测孔、效果检验孔时，当班瓦斯员、安检员要现场进行监督，认真检查验收，只有检查符合要求后，瓦斯员、安检员方可与当班班长进行互相签字，并留有记录，以备检查。同时，预测员、瓦斯员和安检员在井下现场及时向矿调度室汇报打钻和预测的有关情况，并填写记录。 4.8、掘进工作面在爆破前，对所有不装药的眼、孔都应用不燃性材料充填，充填深度应不小于爆破孔深度的1.5倍。严禁将排放瓦斯钻孔和预测预报钻孔当作炮眼使用。放炮前切断工作面巷道的所有非本质安全型电气设备电源，执行放炮停电制度。 5.突出危险性较大的掘进工作面防治煤与瓦斯突出，仅依靠超前钻孔等一些局部措施是远远不够的。高位预抽巷钻孔抽放和边掘边抽是瓦斯治理的根本性措施，随着矿井采掘深度的不断加大，必须加大瓦斯治理工程的投入，将瓦斯抽放手段有效地融入到掘进工作面防突工作中，变被动排放为主动抽放，有效防止煤与瓦斯突出事故的发生。 2212工作面预测情况表 生产时间 预测次数 选用指标 临界指标 参数最大值 备注 2009.11 14 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.4kg、Δh２40pa 2009.12 5 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.0kg、Δh２40pa 2010.1 8 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.5kg、Δh２60pa 2010.2 5 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.4kg、Δh２40pa 2010.3 8 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.6kg、Δh２40pa 2010.4 8 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.7kg、Δh２40pa 2010.5 4 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.5kg、Δh２40pa 2010.6 6 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.8kg、Δh２40pa 2010.7 4 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.3kg、Δh２40pa 2010.8 4 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.5kg、Δh２40pa 2214掘进工作面预测情况表 生产时间 预测次数 选用指标 临界指标 参数最大值 备注 2009.9 5 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.1kg、Δh２60pa 2009.10 6 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.9kg、Δh２80pa 2009.12 8 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.6kg、Δh２60pa 2010.1 9 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.3kg、Δh２60pa 2010.2 6 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.7kg、Δh２40pa 2010.3 6 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.7kg、Δh２40pa 2010.4 5 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax6.3kg、Δh２60pa 2010.5 3 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax3.6kg、Δh２40pa 2010.6 9 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax7.5kg、Δh２100pa 2010.7 9 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax7.5kg、Δh２120pa 2010.8 10 Smax、Δh２ Smax4.0kg、Δh２200pa Smax5.4kg、Δh２40pa