煤巷掘进瓦斯探放技术

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1、采矿工程2 8 7 煤巷掘进瓦斯探放技术 瞿 ( 中煤第十工程处 武 河北武安0 5 6 3 0 0 ) 摘 要：沙曲矿井煤巷掘进中，采用工作面探眼释放瓦斯及巷帮钻场钻孔抽放技术，有效防止了掘进 工作面瓦斯超限及煤与瓦斯突出事故，保证了旌工安全。 关键词：煤巷；瓦斯；探放 引言 煤矿瓦斯治理经验五十条第三十九条规定，掘进面采用先抽后掘、边抽边掘技术。有 突出危险掘进工作面和瓦斯绝对涌出量大于3m 3 r a i n 、炮后瓦斯经常超限、有瓦斯异常涌 出现象、或预测突出指标超限的掘进工作面，以及石门揭穿突出煤层工作面，必须实施巷帮 钻场深孔连续抽采措施，并确保掘进迎头钻孔每平方米不得少于2 个。

2、 为了有效治理煤巷掘进工作面的瓦斯，减少工作面瓦斯涌出量，防止掘进工作面发生瓦 斯超限及煤与瓦斯突出等事故，高瓦斯及突出矿井煤巷掘进工作面实施瓦斯抽放措施势在 必行。本文以山西省柳林县沙曲矿北二采区2 4 2 0 1 工作面顺槽掘进为例，介绍煤巷掘进工作 面瓦斯探放技术。 1 工程概况 沙曲矿井位于山西省西部的离柳矿区，地处柳林县境内，矿井设计生产能力3 0 0 万t a ， 现布置6 个井筒，采用分区抽出式通风。由南翼主斜井、副立井、2 ”斜井为进风井，1 8 斜井为 回风井构成的通风系统服务于南翼采区；由北翼进、回风立井构成的通风系统服务于北翼采 区。 2 4 2 0 1 工作面为北二采区

3、首采工作面，工作面可采长度l2 0 0m ，切眼长2 0 0m 。工作面 底板标高预计3 4 0 4 0 0m 。顺槽沿。4 。煤层顶底板掘进，巷道净高不低于2 6m ，坡度一6 + 3 。，梯形断面，掘进断面1 3 5m 2 ，上宽4m ，下宽4 7 2m 。均为“W ”钢带、锚、网、索、1 1 。矿 工钢支架联合支护。轨道顺槽采用炮掘，溜子、皮带出煤；胶带、回风顺槽采用机掘，溜子、皮 带出煤。 2 煤层、瓦斯赋存情况 沙曲矿为高瓦斯矿井，根据2 0 0 4 年度瓦斯等级鉴定情况，沙曲矿绝对瓦斯涌出量为 1 5 3 0 5m 3 r a i n ，相对瓦斯涌出量为4 5 3 9I T l 3

4、 t 。掘进单头瓦斯涌出量在3 一- 4m 3 m i n 之间， 属高瓦斯矿井。南翼区域较北翼区域更要高一些( 回采工作面设置有尾巷，瓦斯浓度按2 5 管理) ，掘进放炮瞬间瓦斯浓度高。揭露煤层、断层、陷落柱等地质构造时，瓦斯涌出量有升高 趋势。 矿井主采煤层为4 。煤，煤尘爆炸指数为1 8 3 1 ，具有强爆炸危险性，为级不易自 燃煤层。4 ”煤层地质条件复杂，顶板节理裂隙发育。 2 8 8 矿山建设工程新进程2 0 0 6 全国矿山建设学术会议文集( 下册) 2 4 2 0 1 工作面煤层厚度2 4 3m 之间，均厚2 。6m 。倾角4 0 6 。，平均5 。4 ”煤层上距 3 4 煤层

5、1 2m ，3 4 煤层厚0 8 1 1m ；下距5 4 煤层4 5m ，5 4 煤层厚3 6m 。由于4 4 煤层 距3 。、5 4 煤层都比较近，掘进中工作面瓦斯涌出量除来自本煤层外，相邻煤层的瓦斯也会通 过裂隙逸散到掘进巷道中，造成工作面回风风流中瓦斯含量成倍增加，在小断层附近、煤层 产状、煤层厚度变化大的地点以及煤层受地质构造影响变软，煤层结构破坏地段会发生煤与 瓦斯特殊涌出动力现象，正常情况下掘进工作面绝对瓦斯涌出量在3 4m 3 m i n 之间。4 4 煤 层呈黑色，结构均一，容重1 3 6t m 3 ，厂一0 5 - 2 ，抗压强度1 0 5 1 4 7 7M P a 。煤岩组

6、分以 镜煤为主，条带状。煤岩类型为光亮煤，外生节理发育。4 。煤为低灰、特低硫、低磷煤，中等挥 发份，粘结性能良好，煤种为焦煤。 3 迎头瓦斯探眼设计 3 1 探眼布置 2 4 2 0 1 工作面顺槽掘进利用探眼对前方煤体卸压，释放瓦斯。掘进断面内共布置7 个探 眼，孔径4 2m m ，深度7 0m ，分上下两排，上4 下3 ，上排探眼距煤层顶板、下排探眼距离均 为1m ，探眼间距均为1m 。1 。孑L 偏左帮，2 ”孔偏右帮，与巷道走向夹角均为1 2 。，3 7 4 孔平 行于巷道方向，为确保探眼在煤体中钻进，探眼水平倾角应尽量与煤层坡度保持一致，施工 人员严格按照探眼布置图进行打眼，当煤体

7、变软时应适当增加探眼数量( 见图1 ) 。 Il 心 量 丫5 26 3 W飞 47 2 0 图1 探眼布置图 o o H o L o o H o o H H 70 0 0 采矿工程2 8 9 3 2 探眼施工 采用Z M S 一6 0 型风动钻机，4 0m m 麻花钻杆，1 5 4 2m m 煤钻头打探眼，孔径4 2m m ，深 度7 0m 。 探眼由掘进队施工，瓦检员现场进行测定，无煤与瓦斯突出时，方可向前掘进。每班打探 眼一次，掘进成巷1 6m ，保证迎头不少于5m 的超前距。 4 巷帮钻场抽放设计 4 1 钻场及钻孔布置 2 4 2 0 1 轨道巷掘进采用迈步式双边放射状本煤层钻孔方式

8、进行预抽工作面前方煤体的 瓦斯( 见附图) 。2 4 2 0 1 轨道巷钻场自里程1 0 0m 处开始布置钻场，钻场间距为5 0m 。每个钻 场内共布置钻孔2 个，与巷道轮廓线的夹角分别为0 。、3 。，其中为O 。角的钻孔，在钻场2 0I X l 深处开孔，钻孔长度均为7 0m ，钻孔孔径7 5m m 。为确保钻孔在煤体中钻进，所以开孑L 高度 控制在1m ，并尽量降至最低，水平倾角为一3 。为使钻孔长度达到设计要求，应根据实际情 况调整钻孔倾角。2 4 2 0 1 尾巷、胶带巷双巷掘进时，采用迈步式双边放射状本煤层钻孔方式 进行预抽工作面前方煤体的瓦斯( 见图2 ) 。 图例 4 2 6m

9、 m 瓦斯管I 3 2 01 1 1 1 1 1 瓦斯管I j 2 1 9m m 瓦斯管I 阀 一 图22 4 2 0 1 共作面掘进时期瓦斯抽放设计图 在巷道单侧6 0m 处布置1 个钻场，钻场宽度为4m ，深度为3m 。自第三横贯开始，横贯 间距由原来的1 0 0m 改为6 0m ，前3 个横贯现已施工完毕。自第四横贯开始布置钻场，为节 省工程量，在尾巷前进方向的右帮利用每个横贯作为钻场使用；在尾巷前进方向的右帮和胶 带巷前进方向的左帮，每隔6 0m 布置钻场。钻孔布置方式同轨道巷。 2 4 2 0 1 掘进工作面全部钻孔的扩张、封孔长度均为3m ，扩孑L 孔径均为9 4m m ，封孔采

10、用2 寸铁管，聚氨脂封孔，并与主管路三通连接。连接时采用埋线管，每个钻孔都应安设孔板 流量计，主管路处应设孔板流量计、阀门及放水器，以便抽放观测记录，调整抽放参数和放 水。 4 2 管路敷设及其他事项 2 9 0 矿山建设工程新进程一2 0 0 6 全国矿山建设学术会议文集( 下册) ( 1 ) 当巷道掘进到钻场位置时必须及时开掘出钻场，采用1 5 0 钻机，声7 5m m “十”字合 金刚钻头打钻孔，在钻孔施工完毕后必须及时封孔，并与主管路连接。 ( 2 ) 在钻孔未预抽瓦斯时，掘进巷道超前距离不得超过1 5m 。 ( 3 ) 由回风大巷接一趟4 2 6m m 瓦斯抽放管，经由通风措施巷与轨

11、道巷z 1 9m m 瓦斯 抽放管连接。 ( 4 ) 瓦斯抽放管路均布置于巷道前进方向的右帮。所有瓦斯抽放管都必须加设支架，距 底板高度不小于5 0 0m m ，距巷帮不小于4 0 0m m 。 ( 5 ) 巷道中的瓦斯抽放管路在每个钻场处均需加设与该巷道管路直径相同的带法兰盘 和堵盖的三通，在巷道变坡点、低洼处加设放水器。 ( 6 ) 在尾巷距1 ”横贯口1 0m 处加设j 5 3 2 0m m 孑L 板流量计、阀门和放水器各1 个；在胶 带巷距1 8 横贯口1 0m 处加设2 1 9m m 孔板流量计、阀门和放水器各1 个；在轨道巷距通风 措施巷口1 0m 处加设声2 1 9m m 孔板流

12、量计、阀f - J S a 放水器各1 个。 5 打钻施工安全技术 ( 1 ) 所有施工人员必须经过防突培训并经考核合格后方可上岗，特殊工种人员必须持 特殊工种证。 ( 2 ) 用岩石钻机打巷帮钻场钻孔，孔径9 5 7 5 ，由通风队施工；用Z M S 一6 0 型风动钻机打 探眼，孔径声4 2 ，由掘进队施工。 ( 3 ) 打钻眼前首先检查工作面的瓦斯和支护情况，确保安全的情况下，方可进行打钻。 ( 4 ) 开机前先开水，待钻孔内出水后方可开钻，严禁干打眼。 ( 5 ) 打钻过程中发现如瓦斯大量涌出、顶钻、有煤炮声等异常情况，要立即停止打钻，并 把人员撤到安全地点，同时汇报调度和防突办公室。

13、 ( 6 ) 加强地质预测工作，尽可能尽早发现煤层厚度、倾角、走向的变化及地质结构条件 的变化，以便采取针对性安全措施。 ( 7 ) 充分发挥“三员两长”作用，当发现煤体有“煤炮”声响或煤层层理结构发生变化、煤 层外膨、瓦斯增大等现象，必须及时汇报。 6 安全防护 ( 1 ) 入井人员必须随身携带隔离式( 压缩氧和化学氧) 自救器。 ( 2 ) 设置压风自救系统：压风自救系统应设置在距采掘工作面2 5 - - - , 4 0m 的巷道内。长 距离掘进巷道中，每隔5 0m 设置一组压风自救系统，每组压风自救系统可供5 - - - 8 个人用， 压缩空气供给量0 1m 3 m i n 。 ( 3

14、) 突出危险区必须设置两道反向风门，以控制突出时瓦斯不逆入进风系统。 ( 4 ) 严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度。 ( 5 ) 打完眼后，必须用压风扫眼器将所有炮眼内的杂物扫净，探眼用粘黄土炮泥充填， 充填深度不小于炮眼深度的1 5 倍。炮眼使用水炮泥和黄土炮泥封堵，水炮泥每眼一卷，空 余部分全部用黄土炮泥填满。 ( 6 ) 炸药必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。 ( 7 ) 每次放炮前必须切断工作面及回风流所有非本质安全型电源。 ( 8 ) 放炮时工作面人员必须全部撤到1 0 0m 以外的躲避硐，放炮母线长度不低于1 0 0 采矿工程2 9 1 ( 9 ) 采用双电源

15、，双风机( 一套备用) 供风，并能自动切换。严格执行“三专两闭锁”规定。 “风电闭锁”、“瓦斯电闭锁”必须灵活可靠。 ( 1 0 ) 加强通风管理，风筒出风口距迎头距离不得超过规程规定。 ( 1 1 ) 各掘进工作面必须加强电气设备管理，掘进队电工每天进行电气设备的检查、维 护；项目部每周检查一次，坚决杜绝电气设备失爆。 ( 1 2 ) 探眼施工后，必须由瓦检员对每个探眼位置、深度、角度，瓦斯涌出量进行详细检 查，并记录，如有瓦斯异常涌出、突出预兆，必须停止工作，撤出人员，汇报调度。由防突专职 人员对该工作面突出危险性预测，可采用钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑解吸指标法测定，达 到防突效果后方可继

16、续掘进。 ( 1 3 安全监测必须保证监测数据准确、断电功能可靠，一旦发生煤与瓦斯突出，工作面 所有人员必须立即停止作业，及时撤到新鲜风流中；瓦斯检查员、安全员、工长负责在巷道口 设置警戒，禁止人员人内并立即汇报调度室。 7 应用效果 2 0 0 5 年3 月，轨道巷掘进时未执行探放措施，掘至2 5 0m 时，发生一次瓦斯涌出，放炮 后瓦斯浓度达到4 ，持续时间长达4 0 分钟。 2 0 0 5 年1 1 月，轨道巷施工1 3 3 8m ，月均进度1 5 0m ，最高月进度1 9 0m 。没有发生瓦斯 超限事故，取得了很好的效果。 8 结束语 ( 1 ) 我们采用较为简便的打眼工具，探眼的深度有所限制，应考虑采用性能先进、本质 安全型的钻机，使探眼深度达到6 0 - , 1 0 0m 左右，更有利于施工安全。 ( 2 ) 在高瓦斯煤巷施工中，除必须搞好地质预测、预报，瓦斯