平斜巷小夹角长距离揭过突出危险性煤层区域防突与综合施工技术研究

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  [摘要]针对建井期间平斜巷小夹角、长距离揭过突出危险性煤层时执行区域防突措施时采用移动式瓦斯抽放泵抽放,并配合使用双抗管做为瓦斯抽放管,钻孔施工完毕后利用专用物料封口,待抽放完毕后各项校检指标在临界值以下时,向前施工采用打设超前管棚并及时架设可缩性金属支架,以保证巷道顶板不发生冒落,从而实现安全揭过突出煤层的目的。
  [关键词]石门(斜巷)防突;超前管棚;注浆技术
  建井初期或生产矿新水平初建在无瓦斯抽放系统时,平斜巷或石门揭穿有极大突出危险性煤层,存在大的安全隐患,一但发生事故,极易造引发瓦斯爆炸和煤尘爆炸,造成群死群伤,甚至摧毁整个水平或煤矿。目前平顶山矿区多数矿井进入深部开采,我建井处施工的许多头面进入到800m到1200m的深度,瓦斯动力现象显现,突出危险越发严重。因此找到并掌握煤层的突出特征、规律及其影响因素,采取行之有效的防治措施,配合过煤段的施工综合工艺安全揭过突出煤层成为迫切需要解决的问题。
  针对平斜巷小夹角、长距离揭过突出危险性煤层时采用移动式瓦斯抽放泵抽放,并配合使用双抗管做为瓦斯抽放管,钻孔施工完毕后利用专用物料封口,待抽放完毕后各项校检指标在临界值以下时,向前施工采用打设超前管棚并及时架设可缩性金属支架,以保证巷道顶板不发生冒落,从而实现了安全揭过突出煤层的目的。
  1、矿井及防突工作面概况
  五矿己四采区运输下山设计全长1468m,设计断面为直墙半圆拱型,S掘=19.3m2,采用锚网喷永久支护。起点位于己四采区运输石门变坡点位置,揭过煤段巷道坡度为15°,在230m~380m揭过己16-17煤,煤层倾角为6°,煤层厚度为4m,揭煤处埋深630m,煤层底板升至巷道拱基线位置,开始增加36U可缩性金属支架支护,金支间距500mm,然后喷砼封闭。
  根据《防治煤与瓦斯突出规定》之要求首先对工作面进行突出危险性鉴定,后执行区域防突措施,抽放钻孔控制范围为巷道轮廓外至少15m,同时保证控制范围的外边缘上的任意一点到揭煤巷道轮廓上任意一点的直线距离不小于5m,抽放孔孔底间距不大于2m。措施孔超前距20m。
  2、执行区域防突程序
  2.1打钻前准备工作与钻孔施工。工作面停掘后,锚网喷支护到迎头。为防止迎脸在打钻过程中掉碴和时间长风化破碎,迎脸喷砼200mm。凿孔钻机用150液压钻机,¢89mm钻头。施工队技术员按设计用红漆标出第一排抽放孔孔口位置。将150液压钻机稳固在道木平台上,钻头置于标好的孔口位置,用尼龙细线连好两个定位射钉,用坡度规校好左右偏角和俯角。
  2.2瓦斯抽放。打钻人员每打完一个抽放孔,立即用压风吹净孔内的积水和浮碴,用外径为¢50mm的双抗管均缓缓插至孔底,塑料管尾部应超出孔口3m,防止杂物和积水进入抽放孔内而影响抽放效果。每排抽放管与一个主管连接,主管与集气箱采用并联连接,集气箱与40型移动抽放泵用6寸管钢管相连接。抽放时的负压不低于13Kpa,抽放系统中安装抽放流量仪表,确保瓦斯预抽率不小于45%。
  2.3区域防突效果检验。抽放达到要求后,由工程处联系集团公司瓦斯所对该区域煤层残余瓦斯P和残余瓦斯含量进行检测,当实测到的P≥0.74Mpa或W≥8m3/t时,区域措施无效则继续执行局部防突措施。
  2.4效果验证。校检后,由专职校检人员进行区域措施消突效果验证。当实测到的最大S≥5.4kg/m或解吸指标△h2≥160Pa或q≥3.0L/min时,煤层具有突出危险性,必须执行局部防突措施,当效果验证的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下时,方可进行下一步工作。
  3、揭过突出煤层巷道施工工艺
  3.1揭煤前巷道施工。检验效果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下时,即可进行揭煤前巷道施工。按每炮有效进尺不大于0.8m执行远距离放炮小循环掘进,前行至巷道底板达到煤层1.5m法线位置。然后开始以煤层仰角抬升巷道底板,向前施工到巷底到达设计巷顶位置。
  3.2超前管棚施工。为减小过煤施工中万一发生突出事故,在揭煤前沿设计巷顶和拱基线以上巷腮以外300mm一段半圆型弧线上搭建管棚。管与管间距300mm,搭接1000mm,管棚采用¢40mm×4mm×3000mm无缝钢管,每掘进2m打设一轮管棚。
  工作面到位置后,施工队技术员按设计要求给出各孔孔口位置,打钻人员按设计要求造孔。打钻人员每次拔出钻杆后,配合人员立即将钢管沿孔缓缓插入,当尾部将入孔口时,在管子上包三层以上湿水的棉布,用另一根钢管轻抵第一根钢管尾部,按设计深度继续送入。
  3.3执行揭煤程序。支护施工完毕后,此时再进行一次工作面效果验证。当检验效果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下时,在斜坡上垂直煤层向下打眼,眼深2m,采用远距离放炮的方法,从巷道底板一次揭开煤层,炮眼施工中,要严格掌握炮眼深度,眼底进入煤层0.5m。
  3.4过煤段巷道施工。每次校检后负责按预留5m的校检孔超前距计算出允许前掘距离并和本次校检实测数值一起填在《防突管理牌板》上;负责按规定填写进尺牌。施工单位必须先了解牌板内容,在校检及措施超前距不超规定情况下方能开工作业。可缩性金支架设随巷掘及时进行,然后喷砼封闭。当斜巷工作面从距离突出危险危险性煤层底板的最小法向距离5m时,视为过煤段施工结束。
  3.5安全注意事项。揭煤前必须对通风系统进行全面检查,杜绝计划外停风。瓦斯抽放期间泵工严格按抽放泵操作规程操作,瓦斯抽放泵安置在新鲜风流中,抽放管一定封口严密,无漏气现象,保证抽放负压不小于13KPa,抽放率不小于45%。
  4、结 语
  该工艺属于平斜巷揭过突出煤层安全施工技术,阐述了斜巷如何在小夹角、长距离揭穿有极大突出危险性煤层,即将瓦斯压力和瓦斯含量降到临界值以下,又要时间尽可能短,相对传统瓦斯排放措施采用预抽煤体瓦斯的措施,能够快速有效达到彻底消突目的。
  防突工作面执行移动瓦斯抽放泵进行瓦斯抽放并配合使用双抗管做为瓦斯抽放管,钻孔施工完毕后利用专用物料封口,向前施工采用打设超前管棚并及时架设可缩性金属支架,以保证巷道顶板不发生冒落,实践证明该防突技术与综合施工工艺现结合,有限降低了残余瓦斯压力、控制残余瓦斯含量的作用明显,执行区域防突措施过程中从未出现超标现象,残余瓦斯压力不高于0.74MPa,残余瓦斯含量不高于8m3/T,并且在过煤期间巷道顶帮应力稳定未发生巷道片帮、顶板冒落的事故的发生。该技术可供类似的平斜巷小夹角、长距离揭过突出危险性煤层推广应用。
  金上星,1983年9月于河南省平顶山出生,男,汉族,2010年毕业于河南理工大学采矿工程本科专业,助理工程师,现于平煤神马建工集团建井三处担任通放科主任科员。
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