五阳煤矿巷道掘进揭煤防突技术措施探讨.pdf

2020 年第 6 期2020 年 6 月 煤与瓦斯突出是威胁煤矿生产最大的安全隐患， 随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿开采深度不断向深部 延伸，煤与瓦斯突出的危险性积聚爬升。而在巷道掘 进过程中，穿煤层、揭露煤层现象普遍存在，揭煤防 突技术措施尤为重要，一旦瓦斯治理措施和安全防护 措施执行不到位，就会带来安全隐患，严重的会发生 煤与瓦斯突出的问题，抛出的煤会堵塞巷道，摧毁设 备，造成人员伤亡，给矿井的安全生产带来极大的威 胁[1-3]。为了使巷道顺利揭露 3煤层，本文以 7612 底抽 巷为例，探讨五阳煤矿揭煤防突技术。 1工程概况 7612 底抽巷位于五阳煤矿 80 采区，巷道全长 1 795 m，工作面标高 265耀408 m，其北部、南部、西 部均为实煤体，东部为 80 采区准备巷道。7612 底抽巷 从 8005 回风巷回风通道开口，与其成 70夹角，开口 后以 8毅腰线下坡掘进至巷道顶板距离煤层底板 11 m 后 以 2.5毅 （根据实际情况调整） 腰线掘进至设计位置停 掘。7612 底抽巷掘进施工需揭露 3煤层，煤层均厚 5.1 m，沿巷煤岩层倾角平均 -5毅。巷道掘进至 1 680 m 时，走 10毅腰线继续向前掘进，现已停止掘进。停掘位 置距煤层法距 7 m，预计继续向前掘进 49.3 m 将会揭 露 3煤层，具体如图 1 所示。目前，巷道内瓦斯涌出 量为 1.13 m3/min，距煤层法线≥2 m 前，预计最大瓦 斯涌出量为 1.5 m3/min；进入法线距离约2 m 至揭穿煤 层期间，根据瓦斯地质图和实际测定，7612 底抽巷掘 进工作面煤层原始瓦斯含量为 19 m3/t，可解吸瓦斯含 量为 16.61 m3/t，残存瓦斯含量为 2.39 m3/t。工作面揭 煤期间，4 台 FBD-No7.1/2伊45kW 型对旋压入式风机 （ 2 台运转，2 台备用 ） 配套直径 1 000 mm 的胶质阻燃 风筒向巷道内通风。 图 17612 底抽巷与 3煤层位置关系示意图 2揭煤防突方案设计 7612 底抽巷揭煤采取“区域预抽水力造穴煤段 下筛管截流抽采”的区域综合防突措施。此次揭煤区 域总长度为 98.6 m，考虑到钻机性能，即施工后的抽 采效果，采用 2 次分段施工，Ⅰ段区域施工 49.3 m， Ⅱ段区域施工 49.3 m，Ⅰ段区域主要为进入距 3煤层 底板法距 10 m 位置，Ⅱ段区域为进入距 3煤层底板法 距 7 m 位置以后直至揭露 3煤层。揭煤施工步骤如下 a 7612 底抽巷距 3煤层法距 7 m 处，开展区域综合防 突措施。b 7612 底抽巷预抽达标并检验、验证合格后， 开始边探边掘边验证，直至掘进至距煤层法距 5 m 处。 收稿日期2020-04-16 作者简介孙剑，1988年生，男，山西灵石人，2010年毕业于燕 山大学自动化专业，助理工程师。 五阳煤矿巷道掘进揭煤防突技术措施探讨 孙剑 （ 潞安集团五阳煤矿，山西 襄垣 046200 ） 摘要 以五阳煤矿 7612 底抽巷揭煤防突为例，探讨了利用“四位一体”综合防突措施进行瓦斯抽放揭煤防突的施工 工艺及相应的技术措施，并对施工效果进行了探讨。结果显示，通过综合防突治理，7612 底抽巷揭煤后残余瓦斯压力为 0 MPa，且无顶钻、夹钻、喷孔等瓦斯动力现象，区域综合防突措施效果显著。 关键词 巷道掘进；瓦斯抽放；揭煤防突；技术措施 中图分类号 TD713文献标识码 A文章编号 2095-0802-202006-0117-03 Discussion on the Technical Measures of Coal Uncovering and Outburst Prevention in Roadway Driving of Wuyang Coal Mine SUN Jian Wuyang Coal Mine, Luan Group, Xiangyuan 046200, Shanxi, China Abstract Based on the example of coal uncovering and outburst prevention in 7612 bottom drainage roadway of Wuyang Coal Mine, this paper discussed the construction technology and corresponding technical measures of gas drainage and outburst prevention by using “four-in-one“ comprehensive outburst prevention measures, and discussed the construction effect. The results showed that through comprehensive outburst prevention control, the residual gas pressure was 0 MPa, and there was no gas dynamic phenomenon such as top drilling, sandwiching drilling, and shotcreting, etc. after the 7612 bottom drainage roadway was uncovering, the regional comprehensive outburst prevention measures had significant effect. Key words roadway driving; gas drainage; coal uncovering and outburst prevention; technical measures （总第 177 期） 技术研究 310 300 290 280 270 260 250 310 300 290 280 270 260 250 S71毅W 3煤层 7612底抽巷 277.901 117 2020 年第 6 期2020 年 6 月 左2钻场 迎头位置右2钻场 c 在距煤层法距 5 m 的位置进行区域验证 （ 工作面突 出危险性预测 ） ，如果达标，可边探边掘直至距煤层法 距 2 m；如果区域验证不达标，采取局部防突措施，达 标后边探边掘直至距煤层法距 2 m。d 在距煤层法距 2 m 的位置进行最后验证，如果达标，采用短进尺、远 距离爆破的方法逐步揭开 3煤层。e 揭开煤层后，严 格执行“测 10 掘 8”直至掘进至全煤断面。f 在全煤 断面采取第二轮区域预抽措施，达标后，严格执行 “测 10 掘 8”直至设计位置停掘。 3揭露 3煤层防突技术措施 3.1Ⅰ段两个“四位一体”综合防突措施 在 7612 底抽巷工作面掘进至距煤层最小法向距离 10 m 的位置停止掘进，首先施工 5 个穿透该煤层全厚 且进入顶板 0.5 m 以上的前探钻孔，控制煤层产状变化 及位置，探明有无地质构造。根据实测揭煤地点原始 煤层压力、瓦斯含量和钻孔施工过程中的动力现象， 进行综合评判，判断煤层是否具有突出危险性，具体 如表 1 所示。 表 1根据煤层瓦斯压力和瓦斯含量进行区域预测的临界值 Ⅰ段两个“四位一体”综合防突措施整体构建如 下a 揭煤预抽钻孔应当在工作面距煤层的最小法向 距离 7 m 位置实施，采取措施巷道水平距离为 104 m。 b 区域预抽钻孔。7612 底抽巷迎头施工 28 个钻孔，左 1钻场施工 28 个钻孔，右 1钻场施工 28 个钻孔，共 84 个钻孔对 7612 底抽巷巷道前方煤体进行区域抽采， 共布置 6 排 14 列；钻孔终孔排间距为 6.9 m，列间距为 8 m；钻孔孔径 113 mm；煤段进行水力造穴，造穴间 距为 10 m，单穴出煤量 1 m3为标准，具体如图 2、图 3 所示。c 截流抽采钻孔。两侧钻场施工的 56 个钻孔 为截流抽采钻孔。截流抽采钻孔施工时，待钻头进入 煤层长度 1 m 以后，开始进行水力造穴，完成后继续 钻进 10 m 再次进行造穴，直至钻孔终孔深度进入煤层 底板以下岩层 0.5 m。 瓦斯压力 P/MPa瓦斯含量 W/m3 t-1区域类别 P约0.74W约8 （构造带 W约6）无突出危险区 除上述情况以外的其他情况突出危险区 3.2 m 0.8 m 0.8 m 左1钻场 1.2 m 0.75 m 0.75 m 迎头位置右1钻场 0.8 m 0.8 m 0.4 m 0.5 m 0.4 m 0.3 m0.3 m0.3 m 3.2 m 4.0 m4.5 m4.0 m 1.2 m 3.2Ⅱ段两个“四位一体”综合防突措施 在工作面进入Ⅱ段时，必须测定瓦斯含量进行区 域预测。迎头施工 3 个瓦斯含量及压力测定孔，测定 煤层瓦斯含量及压力，综合评判煤层是否具有突出危 险性。共布置 3 个瓦斯含量及压力测定孔，每个钻孔 取样 2 个，共取样 6 个。 Ⅱ段两个“四位一体”综合防突措施整体构建如 下a 在 7612 底抽巷距煤层法距 7 m 位置向前掘进 49.3 m 位置迎头及左右两侧钻场布置预抽钻孔，要求 穿透距离煤层直至底板 0.5 m 位置，控制巷帮各 15 m。 b 区域预抽钻孔。在 7612 底抽巷距煤层法距 7 m 位置 向前掘进 49.3 m 位置迎头及左右两侧钻场施工 18 个钻 孔，对巷道前方煤体进行区域预抽。c 钻孔通过汇流 管连接于抽采干管与矿井临时抽采系统相连，钻孔封 孔长度不小于 12 m，孔口采用水泥浆封堵严实，并进 行预抽，对该掘进巷道前方煤体进行区域消突。Ⅱ段 区域预抽钻孔布置如图 4、图 5 所示。 图 2玉段区域预抽钻孔布置示意图 图 3玉段区域预抽钻孔剖面示意图 310 300 290 280 270 260 250 S71毅W 3煤层 距离煤层法距10.19 m 8.0 m 273 m巷道 310 300 290 280 270 260 250 图 4域段区域预抽钻孔布置示意图 1.25 m 3.2 m 1.5 m 1.5 m 1.25 m 1.5 m 4.0 m4.5 m4.0 m 0.6 m0.6 m 1.25 m 0.3 m0.3 m0.3 m 0.6 m 1.25 m 1.5 m 3.2 m 118 2020 年第 6 期2020 年 6 月 （上接 114 页） 由 3VWO 工况下机组热力系统试验参数分析计算可 知，2汽轮机高、中、低压缸做功在整机功率中所占的比 例分别为 28.17、38.35和 33.48，各缸效率每降低 1 百分点，对机组热耗率的影响分别为 18.03 kJ/kW h、 38.35 kJ/kW h、33.48 J/kW h。根据机组缸效变化 对热耗率的影响，可以计算出高压缸效率比设计值偏 低，导致机组热耗率偏高约 8.58 kJ/kW h；中压缸效 率 （ 过桥修正） 比设计值偏低，使得机组热耗率偏高 约 9.54 kJ/kW h；低压缸效率比设计值偏低，使得机 组热耗率偏高约 180.82 kJ/kW h。三缸效率偏离设计 值使机组热耗升高约 198.94 kJ/kW h，折合煤耗约 7.920 g/kW h。 三缸效率低是机组能耗偏高的主要原因。与目前 先进的通流改造技术相比，高压缸效率可以达到 88， 而汽轮机高压缸效率偏低，这为高压缸进行压力级通 流改造提供了参考。低压缸效率偏离设计值较多，A 级 检修需要对低压缸进行重点检查。 机组高中压轴封过桥漏气率为 5.603，偏离设计 值较多，对机组的经济性影响较大，A 级检修调整过桥 漏气间隙到合适值，以提高机组的经济性。 对于级间漏汽问题，需重新测量结合面间隙，核 算法兰和螺栓尺寸，或采取增加结合面密封条等技术 以有效解决级间漏汽问题。 从流量平衡试验结果来看，不明泄漏率为 0.529， 机组阀门泄漏比较严重，A 级检修期间对阀门进行治 理，减少了泄漏量。 轴端漏气量偏大，可调整轴封间隙以提高机组经 济性。 从试验结果看，各加热器上下端差均比设计端差 偏小，说明加热器水位偏低，需调整加热器水位，保 证机组的安全经济运行。 6结语 通过对机组不同工况下汽轮机相关参数进行性能 测试，以及与出厂设计值的对比，明确了汽轮机在缸 效、热耗率等参数上的差距，并找出了诸如阀门内漏、 级间漏汽、轴端漏汽等具体缺陷。此外，得出如下结 论对机组能耗的影响由大到小分别为三缸效率、运 行参数、轴封泄漏、系统泄漏、减温水量等。此次试验 明确了影响能耗的主要因素，为明确 A 级检修方向和 重点工作的进行提供了依据。 注本文在编写过程中还参考了 晋能耀光煤电 有限责任公司 2机组大修前汽轮机性能试验报告 （ 北京国电电科院检测科技有限公司，2019-08-25） 。 参考文献 ［1］ 阳虹， 陈学文， 王兴平， 等.吴泾 600 MW 汽轮机热力性能试 验分析 ［J］ .上海汽轮机， 2001， 124 41-46. ［2］ 桑贤波， 崔传涛， 陈碧雯.汽轮发电机组热耗率计算 ［J］ .应用 科技， 2013， 401 72-75. （ 责任编辑白洁 ） 4揭煤效果 此次揭煤实施的区域防突措施，主要通过煤层的 残余瓦斯压力和瓦斯含量来检验，从而确定效果检验 的时间。如果效检结果有效，采用“钻屑瓦斯解吸指 标法”进行一次区域验证；如果效检结果无效，继续 进行区域预抽，直到效果检验有效为止。区域防突措 施效果检验指标为a 煤层残余瓦斯压力 P约0.7 MPa， 连续 3 d 波动小于 0.05 MPa；b 煤层残余瓦斯含量 W8 m3/t；c 施工区域验证钻孔时无顶钻、夹钻、喷 孔等动力现象。 当上述三项指标均达到检验指标时，判定区域防 突措施有效。 按照上述标准，7612 底抽巷原始瓦斯含量为 19 m3/t， 需抽采总量 100 050.8 m3，已抽采总量 150 284.16 m3， 抽采率为 45.1，抽采量已达标 （抽采时间为 36 d ）， 残余瓦斯压力 0 MPa。共设计施工 7 个区域措施效果检 验孔，施工过程中均无顶钻、夹钻、喷孔等瓦斯动力现 象。7612 底抽巷揭煤采取区域预抽措施后，瓦斯抽采 率大于 30，且残余瓦斯压力小于 0.7 MPa，均符合设 计要求，判定区域措施有效。 5结语 五阳煤矿采用“区域预抽水力造穴煤段下筛管 截流抽采”的“四位一体”区域综合防突措施，对预防 巷道揭煤过程中的瓦斯突出问题效果显著，是预防揭 煤发生瓦斯灾害事故和实现瓦斯突出矿井安全高效建 设的有效手段。但为了更好地预防瓦斯突出问题，应 当严格遵守揭煤防突技术措施规定，并且根据实际情 况及时调整技术措施。 参考文献 ［1］ 陈德利.浅谈掘进穿煤层巷道的揭煤防突技术 ［G］ //2009 全国 矿山建设学术会议论文集.厦门 中国煤炭学会， 2009 534-536. ［2］ 任亚东.煤矿掘进揭煤防突技术安全措施探讨 ［J］ .河南科技， 201310 33. ［3］ 田世祥.石门揭煤防突效果快速检验的原理及方法研究 ［D］ . 徐州 中国矿业大学， 2016. （ 责任编辑白洁 ） 34.5 m 65 m 69 m 10.9 m9.6 m 14.8 m 14 m 左1钻场 7612底抽巷 右1钻场 揭 煤 位 置 距 煤 层 法 距 2 m 距 煤 层 法 距 5 m 距 煤 层 法 距 7 m 全 煤 巷 道 位 置 图 5域段区域预抽钻孔剖面示意图 孙剑 五阳煤矿巷道掘进揭煤防突技术措施探讨 119