低透气性煤层掘进防突安全技术措施.doc

合理制定防突安全技术措施提高煤巷掘进速度摘要：具有突出危险煤巷掘进工作面，如何消除突出威胁，提高掘进效率，安全技术措施的合理与否起到决定性作用，汪家寨煤矿X41102运输巷修针对掘进过程中遇到的实际情况，对防突安全技术措施作了部分修改，掘进效率提高了48个百分点，消除了煤与瓦斯突出危险，为矿井创造了显著的安全经济效益.关键词：煤与瓦斯突出；钻孔：抽放煤与瓦斯突出是煤矿在采掘生产过程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(岩)和瓦斯由煤体或岩体突然向采掘空间抛出的异常的动力现象.煤与瓦斯突出会对煤矿安全生产造成极大的威胁，如毁坏支架、设备，使通风系统遭到破坏，生产停顿，甚至引起瓦斯爆炸，发生火灾等.因此抓好防突技术管理，是确保矿井安全生产、提高煤巷掘进效率的重要措施.1、 矿井概况汪家寨煤矿是贵州水城矿业集团有限责任公司下属的生产矿井之一，原设计生产能力150万t/a，经过矿井改扩建2005年矿井实际实际生产原煤204万t，目前矿井已具备270万t的生产能力.矿井绝对瓦斯涌出量130m3/min，且在生产及建设过程中曾发生煤与瓦斯突出，故矿井属煤与瓦斯突出矿井.2、 工作面基本情况汪家寨煤矿斜井41102运输巷位于该矿斜四采区北翼+1467m水平，沿C409煤层（煤厚约7米）底板掘进，总工程量800米.巷道断面为9.9m2 ，与地表垂深603m，巷道支护形式为6.5m锚索配合“W”钢带.3、 防突安全技术措施由于C409煤层属突出煤层，且煤层透气性仅为1.74m3/MPa.d，巷道掘进范围没有开采保护层，煤层瓦斯含量为10.5m3/t.在掘进过程采用先抽后掘局部防突措施进行掘进.3.1 前460m掘进时的采用如下防突技术措施3.1.1边抽边掘钻场布置，钻场规格为高×宽×深=2.4M×3.0M×4.0M，每隔30米在巷道上、下帮交错掘一个钻场，上下帮钻场间距为5m，每个钻场设计4个直径为108mm，长为65米的抽放钻孔对工作面前方煤体瓦斯进行预抽，经效果检验为无突出危险，方可掘进。3.1.2 工作面卸压孔布置，卸压钻孔设计为20个，深度为10米，在巷道断面内按0.5 ×0.8米的间排距布置，其终孔点间排距按2m×2m进行布置，施工完后，必须经效果检验，检验为无突出危险后方可掘进。3.2 防突效果检验3.2.1效果检验方法：采用钻屑解吸指标法，使用仪器为“WTC瓦斯突出参数仪”。3.2.2、突出危险性临界值：根据防突细则规定为Smax=6Kg/m、K1max=0.5ml/(g.min1/2)。3.2.3效果检验的具体操作为：（1）、在工作面用电煤钻打四个直径42mm、单孔深10米的钻孔，其中，1#钻孔孔口位于巷道断面中部；2#钻孔孔口位于巷道断面中部距前进方向的左帮0.5米；3#钻孔孔口位于巷道断面中部距前进方向的右帮0.5米；4#钻孔孔口位于巷道断面中上部距巷道顶板0.5米处，除1#孔与巷道掘进方向平行外，2#4#孔按其终孔点位于巷道断面两帮及顶部轮廓线外24米处进行施工.（2）、钻孔每打1米，测定一次钻屑量S值，每隔2米测定一次K1值，根据Smax及K1max值检验工作面的突出危险性。当K1max值或Smax值达到临界值时，检验为有突出危险，当K1max值或Smax值小于临界值时，检验为无突出危险性。（3）、当检验为无突出危险性时，每次检验循环允许掘进5米，即检验10米，无突出危险时，允许前掘5米，确保前方有不少于5米的检验孔深(在巷道轴线上的投影长度)的超前距离。当检验为有突出危险时，工作面停止掘进，采取防突补充措施后，再经效果检验措施有效，方可恢复掘进。采取防突措施后，如炮后瓦斯达到 3%或30分钟后瓦斯浓度降不到0.8%以下时，必须停止掘进，并在迎头打钻进行抽放。利用该措施工作面于2003年8月开工，到2004年4月共掘进巷道460m，平均掘进1.7m/d，掘进效率低的原因主要是防突瓦斯影响，一是瓦斯超限平凡，放炮后瓦斯超限时间通常要达40min以上，如遇停风停电30min就会造成瓦斯浓度超过3.二是防突效果差，防突效检指标时有超过临界值的现象（曾在2003年11月16日和2004年4月21日发生煤与瓦斯突出），于是对防突措施进行了部分修改.修改的内容如下：1、 加大预抽时间，即在工作面布置18个75mm、孔深为100m的钻孔，分别控制巷道轮廓线两边5.0m及巷道顶板，预抽时间达到50d，抽放瓦斯量达到77760m3，瓦斯抽放率达到55.6.2、 两帮钻场的钻孔数由原来的4/钻场个增加为6个/钻场,增加的两个钻孔终孔点落在掘进巷道前方的巷道中间，控制范围为煤层全厚.3、先抽后掘钻孔深度由原设计的65m/孔改为100m/孔，允许掘进50m开掘下一个钻场按同样的要求进行打钻实施抽放，若掘进掘到90m位置最后一个钻孔未连孔抽放，则停止施工4、修该后的措施效果评价修改后的防突措施经个打钻并进行瓦斯抽放后从2004年7月15日开始施工，到2004年11月20日共掘进340m，平均掘进进尺为2.52m/d，掘进效率提高了48个百分点.措施的分析对比防突措施修改后其合理性从以下几个方面得到体现：（1）预抽时间增加，打100m深的钻孔，如按3m/d计算，则有效抽放时间大于16d，比原设计的65m钻孔，增加有效抽放时间6d以上（实际原措施在执行过程中由于打钻速度跟不上，几乎是2530m就施工一个钻场），（2）增加两个钻孔一是有效的控制施工迎头前方，使其始终在通过抽放卸压保护范围内施工，二是抽放瓦斯量同比增加使掘进回风流的瓦斯浓度降低，放炮后30min以内瓦斯浓度就能降到规定值以下.（3）瓦斯抽放率比原措施提高了33个百分点，突出危险性降低防突效检指标K1max都在0.3 ml/(g.min1/2)以下、钻屑量Smax都在2kg/m以下，杜绝煤与瓦斯突出现象.（4）预抽瓦斯钻孔深度增加对打钻留出了有效时间，为多打钻孔创造了有利条件，不会出现因打钻速度慢或抽放时间短而影响掘进.（5）减少了钻场施工量.原防突措施在执行到100m以后由于打钻速度满足不了掘进进度的需要，钻场间距仅为2530m一个，由于钻孔太浅造成平凡的施工钻场，抽放效果不佳，严重影响掘进施工效率.结语：通过对汪家寨煤矿X41102运输巷防突措施的部分修改可以得到以下体会.1、 防突掘进工作面在开工前必须采取在开门点预抽，范围应控制在巷道轮廓线5m以及煤层顶板以外，钻孔深度应满足一个月以上掘进长度以后按照预抽钻孔深度的1/2在巷道的两帮开钻场及时打钻进行预抽可以满足先抽后掘的要求.2、 预抽后的第一轮打钻不得超过钻孔深度的1/2（可以这样理解，预抽100m掘进50m时开第一个钻场，钻孔深度始终保持有100m超前抽放，如果掘进70m才开第一个钻场，预抽深度只有30m，正常掘进10d，新一轮钻孔的抽放时间最多也只有10d，当然抽放率低，突出危险性高，相应瓦斯涌出量也大必然影响正常掘进进度及安全）否则预抽时间短达不到先抽后掘的目的.3、 超前抽放钻孔数量应尽量多，特别是低透气煤层，只有靠多钻孔使掘进前方的瓦斯压力得到释放，使工作面前方的应力向钻孔的前方移动，消除掘进工作面前方的突出危险.4、 提高瓦斯抽放负压，该工作面用的是6吋瓦斯管，加之抽放点较多，所以瓦斯抽放负压只有8.8KPa，抽放量显得较低，预抽效果较差.5、 提高瓦斯抽放钻孔的封孔质量，杜绝孔口漏气，使其达到理想的抽放效果. 作者简介： 预抽钻孔数量、深度、抽放时间与抽放率的关系 预抽钻孔深度 m掘第一个钻场位置 m预抽剩余距离 m新钻孔有效预抽时间 d钻孔数 （个/钻场）瓦斯抽放率 （）备注150757523415.2打钻时间均按两天计算，钻孔抽放量取平均值0.06m3/min622.7100505016415.8623.765303510416.5624.7301515347.4611.1