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回風(fēng)立井揭煤技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2019-07-13 09:39:56秦玉明王海濤

秦玉明 王海濤

摘 要:針對(duì)龍煤鶴崗分公司興山煤礦回風(fēng)立井施工揭煤技術(shù)問(wèn)題,龍煤礦山建設(shè)有限公司承建煤礦回風(fēng)立井井筒及相關(guān)巷道工程施工。公司嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)要求,本著貫徹執(zhí)行國(guó)家及本行業(yè)部門(mén)有關(guān)建設(shè)方針和技術(shù)政策,采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),充分利用本企業(yè)的施工能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn),提高礦井建設(shè)的綜合效益,依據(jù)圖紙?jiān)诖_保安全和工程質(zhì)量的前提下,合理安排施工順序及工程進(jìn)度,最終順利圓滿地完成了施工任務(wù),取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:回風(fēng)立井 煤層揭煤 抽放鉆孔

中圖分類號(hào):TD713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2019)03(c)-0036-02

煤礦巷道揭煤施工是一項(xiàng)十分危險(xiǎn)而復(fù)雜的系統(tǒng)工程,特別是立井井筒揭煤工程[1-2],由于揭煤過(guò)程中煤與瓦斯突出強(qiáng)度大、突出量多、涉及范圍廣,極易造成嚴(yán)重破環(huán),給礦井帶來(lái)人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此,在立井揭煤施工中要嚴(yán)格根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》等相關(guān)法律法規(guī),對(duì)具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的區(qū)域進(jìn)行揭煤作業(yè)。必須嚴(yán)格按照揭煤相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工,確保安全平穩(wěn)施工。

1 工程概況

興山煤礦地理位置位于鶴崗礦區(qū)最北端,該井田位于鶴崗煤田最北端,構(gòu)造總的規(guī)律,構(gòu)造形跡在空間的展布,低序次的構(gòu)造特征都與煤田構(gòu)造規(guī)律有其成生聯(lián)系。原煤的灰份在10.8%~7.43%之間,揮發(fā)份在32.65%~9.37%之間,發(fā)熱量都在23.56~5.66MJ之間。屬于特低硫、低磷、高發(fā)熱量、高揮發(fā)份。煤礦回風(fēng)立井井筒設(shè)計(jì)井深426.163m,掘進(jìn)直徑為7.8m,凈直徑為7.0m,井壁結(jié)構(gòu)為澆筑混凝土,井壁厚度400mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。圍巖破碎時(shí),采用錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù),掘進(jìn)直徑為8.0m,噴砼強(qiáng)度C15,噴厚100mm,由龍煤礦山建設(shè)有限工程公司負(fù)責(zé)施工。

2 局部綜合防突措施

局部綜合防突措施包括四個(gè)方面:工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)、工作面防突措施、工作面措施效果檢驗(yàn)、安全防護(hù)措施[3-6]。

2.1 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》和興山煤礦防突實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法及瓦斯含量進(jìn)行突出危險(xiǎn)性檢測(cè)。在工作面施工超前鉆孔,鉆進(jìn)到煤層時(shí)每鉆進(jìn)1m采集一次孔口排除的粒徑1~3mm的煤鉆屑,在-1m標(biāo)高處檢測(cè)結(jié)果:Δh2濕煤樣指標(biāo)最大值160Pa,瓦斯含量w=7.97m3/t。在-4.5m標(biāo)高再次取樣檢測(cè)結(jié)果:Δh2濕煤樣指標(biāo)最大值170Pa,瓦斯含量w=8.68m3/t。并且在施工超前鉆時(shí)發(fā)生噴孔、頂鉆現(xiàn)象,根據(jù)相關(guān)規(guī)定認(rèn)定該煤層有突出危險(xiǎn)性。

2.2 工作面防突措施

(1)抽放鉆孔設(shè)計(jì)。

采取卸壓抽放鉆孔防突措施,穿層抽放鉆孔,抽放鉆孔最小控制范圍應(yīng)當(dāng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于5m,開(kāi)孔間距不大于0.8m,其鉆孔終孔穿透煤層底板1.0m,鉆孔終孔間距按不大于5.0m布置,鉆孔直徑?90mm,工作面布置4圈鉆孔,共計(jì)64個(gè)鉆孔。

(2)施工要求。

①施工鉆孔前先在井底工作面澆筑0.5m厚的砼將工作面超平。砼強(qiáng)度C30,水泥采用P.C32.5水泥;砂采用中砂。

②鉆孔開(kāi)孔使用Φ120mm鉆頭,開(kāi)孔10m后更換Φ90mm鉆頭施工(若不足10m見(jiàn)煤,則在見(jiàn)煤點(diǎn)更換Φ90mm鉆頭)。鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整,應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔長(zhǎng)度、鉆孔開(kāi)始見(jiàn)煤長(zhǎng)度及鉆孔在煤層中的長(zhǎng)度,開(kāi)孔時(shí)間、見(jiàn)煤時(shí)間及鉆畢時(shí)間。施工過(guò)程中,應(yīng)認(rèn)真觀測(cè)返水情況,鉆進(jìn)速度,確認(rèn)有無(wú)含水層、構(gòu)造等,并隨時(shí)驗(yàn)證煤層的變化情況。

③為防止塌孔影響鉆孔抽放效果,每個(gè)鉆孔施工完畢后,按鉆孔施工長(zhǎng)度全長(zhǎng)安設(shè)防塌孔套管,套管露出孔口0.3m。

④封孔采用封孔泵,封孔管選用2根Φ21.25mm鋼管,2m/根,兩側(cè)車扣,用管箍連接。注漿管長(zhǎng)度10.5m,返漿管長(zhǎng)度0.5m。

⑤每個(gè)鉆孔封孔后,用4寸吸水管將防塌孔套管與氣水分離器相連接,連接處打管卡子,并按設(shè)計(jì)孔號(hào)在吸水管上安裝標(biāo)志牌。

(3)鉆孔管理。

瓦檢員負(fù)責(zé)每班檢查所有鉆孔內(nèi)的瓦斯情況,并真實(shí)詳細(xì)記錄,發(fā)現(xiàn)瓦斯變化異常及時(shí)反饋到防突部門(mén)。為防止鉆孔內(nèi)積水影響抽放效果,每班必須用壓風(fēng),將所有鉆孔吹孔一次,將孔內(nèi)積水吹凈。

2.3 防突措施效果檢驗(yàn)

采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法,在工作面布置4個(gè)效果檢驗(yàn)鉆孔。開(kāi)孔位置距第四圈鉆孔0.4m,終孔位置距第四圈鉆孔控制輪廓線0.5m,終孔長(zhǎng)度超過(guò)煤層底板1m。經(jīng)計(jì)算,全部鉆孔施工完畢后,需抽放30天能將煤層瓦斯含量抽放至5m3/t以下。

鉆孔抽放30d后,再施工效果檢驗(yàn)鉆孔,如果所有效果檢驗(yàn)鉆孔測(cè)得的各項(xiàng)指標(biāo)都小于臨界值,將所有抽放鉆孔用水泥漿全長(zhǎng)封堵,再將效果檢驗(yàn)孔安裝壓力表,每天觀察記錄煤層瓦斯壓力變化情況,封孔測(cè)壓15d,如瓦斯壓力小于0.5MPa,并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況,則該工作面為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面,可以施工至距煤層法向距離2m,重新用鉆屑瓦斯指標(biāo)法再次進(jìn)行效果檢驗(yàn),若檢測(cè)指標(biāo)值小于臨界值,則無(wú)突出危險(xiǎn)性,可以進(jìn)行揭煤工作;否則,必須重新制定工作面防突措施,直到經(jīng)驗(yàn)證為無(wú)突出危險(xiǎn)性后方能進(jìn)行揭煤工作。

2.4 揭煤安全防護(hù)措施

(1)打探眼措施。

揭煤期間(據(jù)煤層頂板法向距離5m到穿過(guò)煤層底板2m),每循環(huán)打眼深度小于2m。施工前進(jìn)炮眼前,必須在工作面施工5個(gè)5m探眼,探眼1布置在井筒正中,探眼方向-90°,探眼2、3、4、5布置在井筒井壁四周,探眼角度-75°。每次打完探眼后,由瓦檢員檢查探眼內(nèi)瓦斯?jié)舛燃巴咚箘?dòng)力現(xiàn)象,若有動(dòng)力現(xiàn)象,立即停止作業(yè),將所有人員撤至地面,及時(shí)匯報(bào)礦調(diào)度及工區(qū)調(diào)度,等待處理。探眼不準(zhǔn)作炮眼使用,若探眼內(nèi)無(wú)異常情況,方可放炮前進(jìn)。

(2)安設(shè)金屬骨架。

揭煤施工期間,每循環(huán)施工完5m探眼后,在井壁施工金屬骨架(采用注漿錨桿),防止煤層片幫,注漿錨桿長(zhǎng)度2m,間距1.5m,每排17根。施工角度-60°。

3 遠(yuǎn)距離爆破安全措施

采用“一掘一支,兩掘一澆筑”。施工炮眼長(zhǎng)度2.2m,循環(huán)進(jìn)尺1.8m,共爆破14次穿過(guò)煤層。采用錨網(wǎng)噴作為臨時(shí)支護(hù),每次澆筑混凝土穿過(guò)煤層。

4 撤人及放炮警戒要求

爆破前,由當(dāng)班班長(zhǎng)親自帶領(lǐng)井下所有人員升井,安排專人設(shè)崗警戒,清空井筒內(nèi)及井筒20m范圍內(nèi)的所有人員后再返回放炮地點(diǎn)。井筒內(nèi)及井筒20m范圍內(nèi)禁止有明火作業(yè),50m內(nèi)禁止人員靠近。放炮前,當(dāng)班班長(zhǎng)親自通知各處警戒人員。揭煤爆破期間,井筒內(nèi)及井筒周圍20m范圍內(nèi)的所有電氣設(shè)備必須斷電。

5 解除警戒

揭煤放炮期間(距煤層頂板法向距離5m至穿過(guò)煤層底板2m),每次放完炮1h以后,并且炮煙排凈后,由礦山救護(hù)隊(duì)人員進(jìn)入工作面檢查,檢查工作面瓦斯、煤層揭露、支護(hù)等狀況及風(fēng)筒是否完好,在工作面CH4濃度不超過(guò)1%,回風(fēng)流中CH4濃度不超過(guò)0.8%,井筒內(nèi)C02濃度不超過(guò)0.5%,沒(méi)有發(fā)生突出、突出預(yù)兆和異常現(xiàn)象,通風(fēng)系統(tǒng)正常的情況下,方可解除警戒,施工人員才能進(jìn)入井筒內(nèi)作業(yè)。

6 結(jié)語(yǔ)

龍煤礦山建設(shè)公司在鶴崗興山煤礦回風(fēng)立井煤層揭煤施工期間進(jìn)行了詳細(xì)的防突專項(xiàng)設(shè)計(jì)與制度管理,嚴(yán)格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》執(zhí)行。先區(qū)域措施后局部措施、區(qū)域措施為主、局部措施為輔的防突理念。采用區(qū)域穿層鉆孔預(yù)抽井筒揭煤區(qū)域。有效解決了井筒揭煤區(qū)域瓦斯壓力高、瓦斯含量大的問(wèn)題。此次揭煤嚴(yán)格控制抽放鉆孔孔間距,鉆孔布置合理,預(yù)抽效果好,大幅降低井筒揭煤期間煤與瓦斯突出危險(xiǎn),保證了安全快速揭煤。保證了新采區(qū)工程按設(shè)計(jì)施工,保證了接續(xù)工作,同時(shí)也為建井處揭露回風(fēng)立井煤層積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù),該工作面防治煤與瓦斯突出治理的方法及效果對(duì)其它回風(fēng)立井揭煤工作面在今后的防突工作中,具有指導(dǎo)及借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙彬.東大礦回風(fēng)立井揭煤防突技術(shù)實(shí)踐[J].煤炭技術(shù), 2017,36(2):171-172.

[2] 范曉剛.立井揭穿突出厚煤層若干問(wèn)題的探討[J].煤炭技術(shù), 2016, 35(8):207-208.

[3] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定[Z].2016.

[4] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定讀本[Z].2016.

[5] 張子敏.瓦斯地質(zhì)學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.

[6] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[Z].2016.

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