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1概況
謝一礦于1949年建井,1952年投產(chǎn),初期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬(wàn)t/a,經(jīng)過(guò)幾次改擴(kuò)建,現(xiàn)生產(chǎn)能力為200萬(wàn)t/a。礦井為斜井聯(lián)絡(luò)石門(mén)開(kāi)拓布置方式,走向長(zhǎng)壁采煤,可采煤層13層,煤層平均傾角23°,走向長(zhǎng)度約3100m。礦井共分5個(gè)水平和8個(gè)采區(qū)。礦井生產(chǎn)水平為-720m,開(kāi)拓準(zhǔn)備水平為-780m。隨著礦井開(kāi)采水平的不斷延深,瓦斯涌出量逐年增加,突出危險(xiǎn)性也越來(lái)越大,2002年礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)80m3/min,屬于“高突”礦井,其中B4、B9、B11b、C13為突出煤層;但突出危險(xiǎn)性不僅存在于突出煤層,非突出煤層也存在突出危險(xiǎn),例如-780 mB6、-780 mB8、-720 mC15、等,表現(xiàn)為低K1值(0.08~0.3mL/g·min1/2、高鉆屑量(7~10kg/m)。
2問(wèn)題的提出
-780m中央石門(mén)是開(kāi)拓準(zhǔn)備新水平的關(guān)鍵巷道,計(jì)劃于2001年一季度揭開(kāi)B11a、B11b煤層,但在施工抽放鉆孔過(guò)程中,遇到鉆孔見(jiàn)煤就發(fā)生噴孔現(xiàn)象,單孔噴出的煤量在2t左右,瓦斯量在20~30m3/min,安全威脅大,鉆孔被迫停止痛施工。
5121B9b工作面是計(jì)劃2003年10月份投產(chǎn)的開(kāi)采保護(hù)層工作面,風(fēng)巷標(biāo)高-780m,風(fēng)巷標(biāo)高-720m,機(jī)巷和風(fēng)巷各安排一個(gè)掘進(jìn)隊(duì)進(jìn)行施工,施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行“四位一體”綜合防突措施。今年9月中旬,在二期機(jī)巷施工到150m時(shí),發(fā)生工作面排放鉆孔噴孔現(xiàn)象,造成工作面瓦斯瞬間達(dá)到4%,回風(fēng)瓦斯?jié)庵鞫纫苍?%左右。采取打鉆卸壓措施,但鉆孔施工到6m深時(shí)隨即就發(fā)生噴孔,瓦斯量在6~10m3,工作面和回風(fēng)瓦斯均超限;在被迫停了兩個(gè)班以后,再次施工鉆孔時(shí)又發(fā)生噴孔,前后共發(fā)生了4次。為安全起見(jiàn),決定停頭封閉,采取其它安全技術(shù)措施。
3防突技術(shù)
煤與瓦斯突出是在應(yīng)力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤體內(nèi)突然噴出到采掘空間。要防止煤與瓦斯突出,必須要采取有效措施來(lái)降低煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力,減少瓦斯涌出量,為此我們采取了多種方法來(lái)降低煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力,減少煤層瓦斯涌出量,以確保掘進(jìn)工作面安全施工。
3.1穿層鉆孔超前掩護(hù)
利用-780mB10b底板巖石巷道,反向向B9b煤層打穿層鉆孔,鉆孔均穿過(guò)B9b煤層頂板,終孔間距5m,每終一個(gè)鉆孔即時(shí)封孔并采取移動(dòng)抽排泵進(jìn)行抽放,鉆孔控制范圍為-780mB9b機(jī)巷停頭位置沿走向方向超前。2003年9月26日至10月3日,從-780mB10b底板巷向B9b煤層共施工了10個(gè)穿層鉆孔,單孔長(zhǎng)70m,超前掩護(hù)了B9b掘進(jìn)面50m。10月7日中班-720mB9b機(jī)巷排放瓦斯恢復(fù)施工,10月8日夜班掘進(jìn)面開(kāi)始打超前鉆孔,到11日早班共施工18個(gè),其中3個(gè)達(dá)30m以上,施工過(guò)程中既未發(fā)生噴孔、也未發(fā)生夾鉆、吸鉆等現(xiàn)象,經(jīng)校檢合格后正常進(jìn)尺,月進(jìn)尺60m。
3.2 邊抽邊鉆
針對(duì)在石門(mén)揭煤工作面施工抽放孔過(guò)程中出現(xiàn)見(jiàn)煤噴孔、夾鉆等異常情況,采取了邊鉆邊抽、抽鉆結(jié)合的措施:首先將兩個(gè)測(cè)壓孔和已經(jīng)施工但未到位的抽放鉆孔,用黃泥木塞進(jìn)行臨時(shí)封孔并抽放,每施工1個(gè)鉆孔,在其見(jiàn)煤前就停止鉆進(jìn),用黃泥木塞臨時(shí)封孔并抽放,然后再施工下一個(gè)鉆孔。到11月3日,共施工了抽放鉆孔35個(gè),均見(jiàn)煤就停,并全部進(jìn)行抽放,到11月底共抽放瓦斯1.57萬(wàn)m3,鉆孔卸壓范圍內(nèi)的瓦斯涌出量和瓦斯壓力均大大降低。然后逐個(gè)停止抽放,繼續(xù)施工直到穿過(guò)B11b煤層進(jìn)入頂板,再用聚胺脂進(jìn)行永久封孔,高負(fù)壓抽放。采用此種方法以后,在煤鉆施工過(guò)程中均未發(fā)生噴孔現(xiàn)象,抽放鉆孔得以安全施工。
3.3 邊抽邊掘
為了進(jìn)一步攔截掘進(jìn)工作面前方的瓦斯,確保掘進(jìn)過(guò)程中不受瓦斯的制約,我們?cè)谙锏纼蓭透魇┕ひ粋(gè)鉆場(chǎng),在鉆場(chǎng)內(nèi)施工長(zhǎng)距離順層孔或穿層孔,鉆孔控制到巷道輪廊線外2~4m范圍內(nèi),然后合茬抽放,以確保掘進(jìn)期間工作面抽放工作永不間斷。
3.4 水力擴(kuò)孔
水力擴(kuò)孔是利用高壓水射流切割鉆孔兩側(cè)煤體,形成大致沿煤層擴(kuò)張的空洞與裂縫,增加煤體的暴露面,提高煤層的透氣系數(shù)。在重慶煤科院的指導(dǎo)下,我們對(duì)-780m中央石門(mén)B11b抽放鉆孔中5個(gè)水平孔和5個(gè)21°~52°的仰角孔,分別進(jìn)行了水力擴(kuò)孔,分別進(jìn)行了水力擴(kuò)孔,水壓達(dá)到8MPa,沖出的煤量約65t,有效地提高了煤層透氣系數(shù),百米瓦斯涌出量由水力擴(kuò)孔前的0.01m3/min增加到水力擴(kuò)孔后的0.047m3/min,提高了瓦斯抽放效果。
4效果
(1)采取穿層鉆孔超前掩護(hù)以后,-780m B9b機(jī)巷在掘進(jìn)過(guò)程中,從未發(fā)生過(guò)噴孔現(xiàn)象,預(yù)測(cè)指標(biāo)為:K1值在0.08~0.2(mL/g·min1/2),鉆屑量基本在4~5kg/m,很快超過(guò)7kg/m,工作面瓦斯?jié)舛纫卜(wěn)定在0.1~0.2%,掘進(jìn)月進(jìn)尺達(dá)60m以上,確保了安全施工。
(2)-780m中央石門(mén)在采取邊鉆邊抽等方法以后,未發(fā)生鉆孔見(jiàn)煤噴孔現(xiàn)象,確保了揭煤工作面抽放鉆孔的順利施工。揭煤之前采用了鉆屑指標(biāo)法對(duì)防治突出措施進(jìn)行了檢驗(yàn),經(jīng)校檢合格,并于2001年3月22日開(kāi)始,對(duì)該石門(mén)實(shí)施震動(dòng)放炮揭制煤,到4月17日,安全揭開(kāi)了B11a、B11b煤層。其間未發(fā)生一起動(dòng)力現(xiàn)象,炮后瓦斯?jié)舛纫参闯^(guò)1.0%。
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