立井施工快速探揭高瓦斯煤层技术应用

立井施工快速探揭高瓦斯煤层技术应用

[摘要]山西霍尔辛赫煤矿中部进风立井井筒在施工过程中,严格按照“一通三防”技术管理体系中有关井筒探揭非突煤层管理基本流程,对井筒中的3号煤层进行探测和预报,实现快速安全施工。

[关键词]立井施工;快速探揭;工艺流程;高瓦斯煤层;安全施工

1矿井概况

霍尔辛赫煤矿井田位于山西省长治市长子县东南5km,中部风井工业广场内设有进风井、回风井2个井筒。其中,中部进风立井井筒净直径10m,净断面78.54m2,垂深593m,井筒基岩段采用普通钻爆法施工,采用素混凝土支护,井壁厚度为700mm,混凝土强度等级C40。

2矿井瓦斯情况

根据山西省煤炭地质114勘查院编制的《地质勘察报告》,该矿3号煤层地勘瓦斯含量在3.00~13.66m3/t,修正后瓦斯含量在4.98~22.68m3/t,目前矿井开采区域实测最大瓦斯含量11.63m3/t,2017年度鉴定矿井相对瓦斯涌出量为9.74m3/t,绝对瓦斯涌出量为64.08m3/min,矿井为高瓦斯矿井。根据《进风立井井筒地质柱状图》及矿井其它地勘资料显示,进风立井在井深574.84m处揭露3号煤层,煤厚6.02m,倾角接近水平。

3探揭煤期间的通风系统

采用压入式通风。井筒揭煤期间,在井口20m以外施工临时风道,安装2组4台FBD-NO8.0型局部通风机,2运2备,4级运行。风筒经风道从封口盘下进入井筒,井筒内布置2趟直径1000mm阻燃胶质风筒,成对角布置,2趟风筒出风口必须穿过下吊盘,距工作面位置不大于10m,将新鲜风送至工作面。

4揭煤技术方案

(1)在井筒施工至煤层顶板法线距离10m之前,打3个穿透煤层全厚的钻孔,准确探明井筒工作面和煤层的相对位置,进一步掌握煤层赋存条件、地质构造、钻孔瓦斯等基本情况。结合霍尔辛赫煤矿的实际情况,3号煤层的前探钻孔设计为3个,钻孔开孔点等分井筒断面布置,钻孔见煤点为井筒轮廓线外5m,终孔点为井筒轮廓线外10m。钻孔需穿过全煤层,并进入煤层底板1.0m。前探钻孔布置如图1所示,钻孔设计及参数如表1所示。(2)由于3号煤层厚度为6.02m且瓦斯残存含量大,为防止揭开煤层后瓦斯浓度过高,井筒在掘至距煤层法线距离7m时,在井筒内施工释放孔,进行瓦斯释放。采用ZM-120II型潜孔钻机施工,钻孔要求全断面均匀布置。①钻孔在揭煤工作面距煤层法向距离7m时施工。②钻孔的最小控制范围是井筒轮廓线外12m,各孔应穿透煤层并进入底板不小于0.5m。③钻孔直径75mm,煤层底板处钻孔间距不大于3.0m。④竣工后,首先分析、检查钻孔的分布是否符合设计要求,不符合设计要求的,不予检验。⑤施工结束的钻孔应及时封孔,保证不出现瓦斯超限现象。⑥每个钻孔封孔长度不少于5m,采用胶囊法封闭钻孔。⑦根据工作面实测瓦斯浓度、工作面供风量计算实际释放瓦斯量,释放后井筒轮廓线煤体中残存瓦斯量应低于6m3/t,且释放时间不少于24h[1]。(3)根据探揭煤流程,掘进至远距离爆破位置,即距煤层法线距离2m时,利用伞钻施工钻孔,进行瓦斯释放,释放时间不少于12h。远距离爆破前采用短掘短支,减轻爆破落煤量,降低炮后瓦斯浓度。远距离爆破时严格控制炮眼深度,确保一次性揭开煤层[2]。揭煤工艺流程如图2所示。

5安全防护措施

(1)立井井筒揭煤期间(距煤层顶部最小法距5m开始至煤层底板最小法距2m结束)必须采取远距离爆破安全防护措施。远距离爆破起爆地点设在井口20m以外。(2)揭煤期间每次爆破后通风2h,且炮烟吹散后,根据监控终端显示迎头及回风流瓦斯浓度小于0.8%规定值后,方可由瓦检员进入井口回风流检测瓦斯浓度,经检测回风流瓦斯浓度小于0.8%规定值后,爆破员、安检员、班组长、信号工、救护队人员方可共同到工作面进行验炮,采用一组防爆对讲电话联系,并带一把铜锤作为信号敲击备用。经检查确认无安全隐患后,再由小组成员统一安排撤警戒、送电,进入工作面恢复工作。(3)当发现井筒工作面有瓦斯异常涌出、响声或其它异常现象时,掘进工作面风流瓦斯浓度在0.6%~0.7%并逐渐增大时,由瓦检员负责,当班跟班队长及班长配合,立即将工作面人员撤离上井,停止一切工作并及时汇报[3]。揭煤领导小组必须立即召集有关人员制定相应措施,组织实施。(4)在揭开煤层期间,机电工每班要对井下照明、信号装置、信号电缆及井上用电设备、供电电缆加强检查,并做好记录,发现隐患及时处理。

6结语

通过对山西霍尔辛赫煤矿井筒探揭高瓦斯煤层过程中瓦斯防治技术的研究,形成了一整套适合高瓦斯矿井井筒揭煤快速施工技术,为该地区今后的揭煤工作积累了大量的经验,为同等条件下的井筒揭煤提供了一定的借鉴。

[参考文献]

[1]王明.高瓦斯矿井立井揭煤技术的研究与应用[J].能源技术与管理,2019(2):34-35.

[2]赵卫旗,郝光生.突出矿井立井揭煤安全技术研究[J].能源技术与管理,2018(4):42-43.

[3]程远平,俞启香.立井揭穿突出危险煤层的预排瓦斯防突方法[J].煤炭科学技术,1989(1):32-34.

作者:常伟伟 单位:中煤第五建设有限公司