CN102493805B - 高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤与瓦斯突出灾害防治的安全生产，为实现煤与瓦斯煤层的安全揭煤，本发明提供一种高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法，该方法包括以下步骤：（1）打探孔预测煤层赋存状况，（2）项目参数测定及突出预测，（3）瓦斯抽放，（4）安全揭煤。本发明通过制定严格、周密的揭煤实施方案并在瓦斯抽放技术和爆破技术上进行创新，尽可能的避免了灾害事故的发生，采用密集型扇形钻孔大面积控制、高效抽采煤层瓦斯，采用均匀、密集“点阵式分布”炮眼安全揭穿煤层，可以实现在较短时间内的安全揭煤。

Description

高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法

技术领域

本发明涉及煤与瓦斯突出灾害防治的安全生产，具体一种高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯参与的动力现象，是制约我国煤矿安全生产的主要因素之一，在我国发生的70次特大型煤与瓦斯突出中，约80%发生在岩石井巷揭煤工作面。基建矿井在井筒揭煤过程中普遍存在发生动力现象的潜在危险性，尤其是对于高瓦斯矿井而言，在井筒揭煤前必须测定揭煤地点的瓦斯压力、瓦斯含量等评价参数，对其进行突出危险性预测，以确保揭煤过程的顺利进行。以晋煤集团寺河矿为例，寺河矿西井区为寺河矿建设的二期工程，由于井田面积大、煤层瓦斯含量高且瓦斯压力大，通风系统独立，所以基建期间的工程量大、突出危险性大、难度高。西副斜井建成后将主要担任寺河西井区矿井建设的运物、运料任务，所以能否顺利安全揭穿3#煤层直接影响寺河西区的矿井建设。

发明内容

本发明的目的是实现煤与瓦斯煤层的安全揭煤，提供一种高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法，包括以下步骤：

（1）打探孔预测煤层赋存状况

（2）项目参数测定及突出预测

当井筒工作面掘进至距煤层垂距6.1m时，进行瓦斯含量及瓦斯压力测定工作，施工穿透煤层全厚的测压钻孔，并穿过煤层底板0.5米后停止，测定煤层瓦斯压力；当井筒工作面距煤层垂距2m时再次进行煤层瓦斯含量测定；

（3）瓦斯抽放

施工瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔控制到巷道两侧轮廓线外8m以上以及到巷道顶、底揭煤点前方15m以上，终孔间距为3m；

（4）安全揭煤

采用震动放炮揭穿煤层，在揭煤时预留2.0m岩柱，落平水平掘进5.3m，采用远距离震动放炮掘进2m厚岩柱以上井筒部分，两炮两掘一支护，每炮水平掘2.75m，拱顶部分角度不变，每炮掘进2.45m，水平掘进5.3m后，打垂直眼；采用远距离震动放炮全断面一次性揭开煤层后，即揭煤时一次性揭穿的岩柱为2.0m，当预测有突出危险时，采用打密集抽放钻孔措施，以降低地应力和瓦斯压力，然后进行效果检验，当预测指标低于临界值后再打眼、装药、爆破；揭煤炮眼布置采用“点阵式分布”炮眼，总6圈，共121个，其中1、3、5圈为煤眼，2、4、6为岩眼，48个孔为煤眼，73个孔为岩眼，岩眼深度为1.8m，岩眼距煤层顶板上200mm，煤眼深度为3.0m，煤眼进入煤层1000mm，岩眼距煤层0.2m。

目前世界各国对井筒揭煤没有更百分之百安全的可靠技术，为了使井筒揭煤更安全，本发明严格按照规定，并弄清井筒周围以及被揭煤层的地质情况，制定严格、周密的揭煤实施方案并在瓦斯抽放技术和爆破技术上进行创新，尽可能的避免了灾害事故的发生，采用密集型扇形钻孔大面积控制、高效抽采煤层瓦斯，采用均匀、密集“点阵式分布”炮眼安全揭穿煤层，可以实现在较短时间内的安全揭煤。

附图说明

图1为测压钻孔布置图。

图2为钻孔布置图。

图3点阵式分布”炮眼布置图。

图4为炮后瓦斯涌出量变化。

图中，1-井筒，2-煤层，3-测压钻孔。

具体实施方式

以下以晋煤集团寺河矿为例，对本发明所述的高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法做具体说明。

(1) 打探孔预测煤层赋存状况

西副斜井在井筒距井口591.5m、垂深269.6m时开始揭露3号煤层，该区域煤层厚度6.2m，煤层的顶板为砂岩、泥岩，底板为泥岩、砂岩，煤层倾角为8o左右。3号煤为无烟煤，属特低硫煤，无自燃发火性，煤尘不具有爆炸性，吨煤瓦斯含量经测定为11.88m3/t。

(2) 项目参数测定及突出预测

基本参数测定

当井筒1工作面掘进至距3#煤层2垂距6.1m，即距井口576.2m、垂深263.5m时，进行了瓦斯含量及瓦斯压力测定工作，施工穿透煤层全厚的测压钻孔3，并穿过煤层底板0.5米后停止，测定煤层瓦斯压力，测压钻孔布置图如图1所示。

突出危险性预测

根据现场掘进及地测科预报资料，在距3号煤层垂深10m以外，坚持先探后掘的原则，进一步探明煤层的层位、厚度及赋存情况。当井筒工作面距煤层垂距2m，即距井口586.5m、垂深267.6m时再次进行煤层瓦斯含量测定、抽放评价、并采用钻屑瓦斯解吸指标法预测工作面有无突出危险性。

（3）瓦斯抽放

为有效降低煤体瓦斯含量，消除突出隐患，施工瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔共计104个，控制到巷道两侧轮廓线外8m以上以及到巷道顶、底揭煤点前方15m以上，终孔间距为3m，钻孔布置如图2所示，在A、B、C三个断面上，共设计13排，每排布置8个，第1-11排钻孔全部施工至穿透煤层底板至少0.5米，第12、13排钻孔控制到巷道顶、底揭煤点前方15m以上。

经过22天的抽放，共计抽出纯瓦斯216914.4m³。西副斜井工作面残存瓦斯含量已经降至6.52m3/t，达到了消突目的。

(4) 安全揭煤

采用震动放炮揭穿煤层，在揭煤时预留2.0m岩柱，落平水平掘进5.3m，采用远距离震动放炮掘进2m厚岩柱以上井筒部分，两炮两掘一支护，每炮水平掘2.75m，拱顶部分角度不变，每炮掘进2.45m，水平掘进5.3m后，打垂直眼。采用远距离震动放炮全断面一次性揭开煤层后，即揭煤时一次性揭穿的岩柱为2.0m。当预测有突出危险时，采用打密集抽放钻孔措施，以降低地应力和瓦斯压力，然后进行效果检验，当预测指标低于临界值后再打眼、装药、爆破。

揭煤炮眼布置（如图3所示）

①揭煤炮眼共布置采用“点阵式分布”炮眼，总6圈，共121个。其中1、3、5圈为煤眼，2、4、6为岩眼，48个孔为煤眼，73个孔为岩眼，岩眼深度为1.8m，岩眼距煤层顶板上200mm，煤眼深度为3.0m，煤眼进入煤层1000mm。

②岩层眼距煤层0.2m，打岩眼时若误穿煤层，岩层眼必须用炮泥封堵至距煤层0.2m。

西副斜井按照施工方案顺利完成了探揭煤施工，工作面风量为1500m³/min，炮前瓦斯浓度为0.38%，炮后瓦斯浓度为0.44%，最高瓦斯浓度为0.66%，炮后瓦斯涌出量变化如图4所示。

西副斜井井筒揭煤耗时37天，整个工程实施顺利，安全可靠。寺河矿西副斜井井筒安全揭穿具有煤与瓦斯突出危险的3#煤层，其实施技术方案周密、严谨、施工布置合理，并利用技术创新在较短的时间内安全揭煤，为高瓦斯矿井成功、高效的揭煤提供一个范例。

Claims (1)

1.一种高瓦斯矿井高效井筒揭煤方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）打探孔预测煤层赋存状况

（2）项目参数测定及突出预测

当井筒工作面掘进至距煤层垂距6.1m时，进行瓦斯含量及瓦斯压力测定工作，施工穿透煤层全厚的测压钻孔，并穿过煤层底板0.5米后停止，测定煤层瓦斯压力；当井筒工作面距煤层垂距2m时再次进行煤层瓦斯含量测定；

（3）瓦斯抽放

施工瓦斯抽放钻孔，瓦斯抽放钻孔共计104个，控制到巷道两侧轮廓线外8m以上以及到巷道顶、底揭煤点前方15m以上，终孔间距为3m，在A、B、C三个断面上，共设计13排，每排布置8个，第1-11排钻孔全部施工至穿透煤层底板至少0.5米，第12、13排钻孔控制到巷道顶、底揭煤点前方15m以上；

（4）安全揭煤

采用震动放炮揭穿煤层，在揭煤时预留2.0m岩柱，落平水平掘进5.3m，采用远距离震动放炮掘进2m厚岩柱以上井筒部分，两炮两掘一支护，每炮水平掘2.75m，拱顶部分角度不变，每炮掘进2.45m，水平掘进5.3m后，打垂直眼；采用远距离震动放炮全断面一次性揭开煤层后，即揭煤时一次性揭穿的岩柱为2.0m，当预测有突出危险时，采用打密集抽放钻孔措施，以降低地应力和瓦斯压力，然后进行效果检验，当预测指标低于临界值后再打眼、装药、爆破；揭煤炮眼布置采用“点阵式分布”炮眼，总6圈，共121个，其中1、3、5圈为煤眼，2、4、6为岩眼，48个孔为煤眼，73个孔为岩眼，岩眼深度为1.8m，岩眼距煤层顶板上200mm，煤眼深度为3.0m，煤眼进入煤层1000mm，岩眼距煤层0.2m。