CN110306987B - 泄水洞揭煤及防突施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种泄水洞揭煤及防突施工方法，包括以下步骤：S1)在泄水洞挖掘开始之前对煤系地层进行超前地质探测；S2)在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下，开始挖掘泄水洞；S3)在挖掘掌子面距离煤层第一预定距离时或在挖掘进入高瓦斯段时停止挖掘，进行煤层探测以确认煤层厚度；S4)在探明煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，或在探明煤层的煤层厚度小于预定煤层厚度的情况下，进行爆破揭开煤层作业；S5)在爆破揭开煤层进入煤层并继续挖掘泄水洞至距离煤层底板第四预定距离开始，在进行挖掘泄水洞的同时进行超前地质探测，在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下返回至步骤S3)，直至挖掘泄水洞通过整个煤系地层。
Description
技术领域
本发明涉及泄水洞施工技术领域，具体涉及一种泄水洞揭煤及防突施工方法。
背景技术
泄水洞所在地区地质情况复杂，需要穿越含煤地层段，在挖掘之前需要掌握隧道前方地质构造情况以及探明待挖掘泄水洞范围内煤岩赋存情况，以指导泄水洞的挖掘，由于含煤地层段中包含有毒有害气体，例如瓦斯气体，在瓦斯超标的情况下容易引发重大的安全事故，为了保证泄水洞挖掘施工的安全性，需要在挖掘过程中对有毒有害气体进行探测，从而采取相应措施以保证施工的安全。
发明内容
本发明提供一种泄水洞揭煤及防突施工方法，预测可能发生的问题，指导泄水洞的具体挖掘步骤；在不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业；保证揭开煤层作业的安全性；提高了施工的效率。
本发明提供的泄水洞揭煤及防突施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在泄水洞挖掘开始之前对煤系地层进行超前地质探测，确定待挖掘泄水洞周围岩体和煤层情况；S2)在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下，开始挖掘泄水洞；S3)在挖掘掌子面距离所述煤层第一预定距离时或在挖掘进入高瓦斯段时停止挖掘，进行煤层探测以确认煤层厚度；S4)在探明所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，进行突出危险性预测，在预测结果为所述煤层不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业；在探明所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，再次进行煤层探测以确认煤层厚度，在探明所述煤层厚度仍小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第三预定距离时，在进行泄水洞挖掘的同时进行煤层探测以确认煤层厚度，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第四预定距离时停止挖掘，进行爆破揭开煤层作业；S5)在爆破揭开煤层进入煤层并继续挖掘泄水洞至距离煤层底板第四预定距离开始，在进行挖掘泄水洞的同时进行超前地质探测，在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下返回至步骤S3)，直至挖掘泄水洞通过整个煤系地层。
优选地，步骤S1)中，所述超前地质探测为超前钻孔探测。
优选地，所述超前钻孔探测以平距50m为一个循环，每个循环施工设置3-5个超前地质钻孔进行超前钻孔探测。
优选地，所述超前钻孔探测包括：对待挖掘泄水洞周围岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况进行探测；探明待挖掘泄水洞周围煤层分布、厚度、倾角及走向；对待挖掘泄水洞周围岩体瓦斯赋存及瓦斯压力进行探测；对瓦斯涌出预测及涌出初速度进行测试。
优选地，所述第一预定距离为30m、所述第二预定距离为10m、所述第三预定距离为5m、所述第四预定距离为2m。
优选地，所述预定煤层厚度为0.3m。
优选地，步骤S4)中，在预测结果显示所述煤层具有突出危险性的情况下，执行排除突出危险性操作后再进行揭开煤层作业。
优选地，步骤S4)中，所述再次进行煤层探测以确认煤层厚度，包括：在挖掘掌子面施工3-5个超前地质探孔并取芯；收集取芯的煤样，对煤层赋存情况进行详查以确认煤层厚度。
优选地，所述揭开煤层作业包括：采用小循环渐进式方式边探测边进行爆破掘进；在远距离爆破未能一次揭穿煤层的情况下，继续按照远距离爆破的要求执行爆破作业，直至完成揭开煤层作业全过程。
本发明提供的泄水洞揭煤及防突施工方法，使用超前地质探测，预测可能发生的问题，指导泄水洞的具体挖掘步骤；在挖掘的过程中预留足够的距离探明煤层的厚度以及瓦斯情况，指导进一步的挖掘工作且保证施工的安全性；预留安全距离对煤层厚度进行探测，所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，在不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业；所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，在进行煤层挖掘的同时进行煤层探测，保证揭开煤层作业的安全性；在挖掘即将穿越煤层时，提前对下一挖掘目标段进行超前地质探测，保证施工的安全性，提高了施工的效率。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的泄水洞揭煤及防突施工方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种泄水洞揭煤及防突施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在泄水洞挖掘开始之前对煤系地层进行超前地质探测，确定待挖掘泄水洞周围岩体和煤层情况；S2)在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下，开始挖掘泄水洞；S3)在挖掘掌子面距离所述煤层第一预定距离时或在挖掘进入高瓦斯段时停止挖掘，进行煤层探测以确认煤层厚度；S4)在探明所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，进行突出危险性预测，在预测结果为所述煤层不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业；在探明所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，再次进行煤层探测以确认煤层厚度，在探明所述煤层厚度仍小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第三预定距离时，在进行泄水洞挖掘的同时进行煤层探测以确认煤层厚度，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第四预定距离时停止挖掘，进行爆破揭开煤层作业；S5)在爆破揭开煤层进入煤层并继续挖掘泄水洞至距离煤层底板第四预定距离开始，在进行挖掘泄水洞的同时进行超前地质探测，在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下返回至步骤S3)，直至挖掘泄水洞通过整个煤系地层。
根据本发明的技术方案，所述泄水洞揭煤及防突施工方法，包括以下步骤：S1)在泄水洞挖掘开始之前对煤系地层进行超前地质探测，确定待挖掘泄水洞周围岩体和煤层情况，通过了解待挖掘泄水洞周围岩体和煤层情况，预测可能发生的问题，指导泄水洞的具体挖掘步骤，使得泄水洞挖掘顺利进行。
根据本发明的一种实施方式，步骤S1)中，所述超前地质探测为超前钻孔探测。具体地，所述超前钻孔探测以平距50m为一个循环，所述平距为沿着挖掘方向的距离，每个循环施工设置3-5个超前地质钻孔进行超前钻孔探测，能够根据超前钻孔探测的情况，探明待挖掘泄水洞周围岩体和煤层的情况，并且对挖掘掌子面的危险性进行预测，以设计制定合理的挖掘步骤。
所述超前钻孔探测采用煤矿用全液压钻机进行钻孔操作，能够适用于瓦斯隧道的超前地质钻探工作，可以选用型号为ZY-1250，钻孔孔径为75mm的钻机。探测原理是利用钻屑法对隧道前方的地质情况进行分析和判断，如煤层、瓦斯的赋存情况，同时利用钻机钻探时所表现的状态性质可以对隧道前方的断层、溶洞、暗河进行判断，初步掌握隧道前方地质构造的里程位置以及已探明开挖掌子面前方探明范围内煤岩赋存情况，从而采取相应措施保证施工的安全。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述超前钻孔探测包括：对待挖掘泄水洞周围岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况进行探测；探明待挖掘泄水洞周围煤层分布、厚度、倾角及走向；对待挖掘泄水洞周围岩体瓦斯赋存及瓦斯压力进行探测；对瓦斯涌出预测及涌出初速度进行测试。
根据本发明的技术方案，步骤S2)在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下，开始挖掘泄水洞；S3)在挖掘掌子面距离所述煤层第一预定距离时或在挖掘进入高瓦斯段时停止挖掘，进行煤层探测以确认煤层厚度；优选地，第一预定距离为30m，以预留足够的距离探明煤层的厚度以及瓦斯情况，指导进一步的挖掘工作且保证施工的安全性。
根据本发明的技术方案，步骤S4)在探明所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，进行突出危险性预测，在预测结果为所述煤层不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业。在探明所述预定煤层厚度为0.3m的情况下，优选地，所述第二预定距离为10m，作为预留的安全距离能够使得测定结果更精确，且能够保证得到有效的突出危险性预测结果。
根据本发明的一种实施方式，优选地，步骤S4)中，在预测结果显示所述煤层具有突出危险性的情况下，执行排除突出危险性操作后再进行揭开煤层作业。
表1
表1为根据煤层瓦斯参数判断突出危险性的关系表，在瓦斯含量大于等于8m3/t或瓦斯压力大于等于0.74MPa时，具有突出的危险，应及时排除突出危险性，经检验测定的煤层残余瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯压力小于0.74MPa，区域防突措施有效，方可继续掘进。
根据本发明的一种实施方式，排除突出危险性的方法包括：抽采瓦斯、排放瓦斯、水力冲孔等方法，采用抽采瓦斯的方法更易于施工，节约了揭煤的成本，在操作上，需要在挖掘掌子面上加密钻设排放钻孔，排放钻孔的钻孔直径为Φ75mm，间距为2m，且排放钻孔的深度需要尽可能穿透煤层全厚。
根据本发明的技术方案，步骤S4)在探明所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，再次进行煤层探测以确认煤层厚度，在探明所述预定煤层厚度为0.3m的情况下，优选地，所述第二预定距离为10m，在探明所述煤层厚度仍小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第三预定距离时，在进行泄水洞挖掘的同时进行煤层探测以确认煤层厚度，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第四预定距离时停止挖掘，进行爆破揭开煤层作业；优选地，所述第三预定距离为5m，以保证具有安全的探测距离，所述第四预定距离为2m，开始进行揭开煤层作业，能够顺利的含煤地层进行挖掘。
根据本发明的一种实施方式，当隧道挖掘掌子面预测有突出危险性时，需要加强揭煤段隧道的支护，在所揭的突出煤层及四周围岩特别松软、破碎时，还需要采取固化措施来提高隧道揭煤掌子面四周煤体或岩体的强度。
根据本发明的一种实施方式，优选地，步骤S4)中，再次进行煤层探测确认煤层厚度，包括：在挖掘掌子面施工3-5个超前地质探孔并取芯；收集取芯的煤样，对煤层赋存情况进行详查以确认煤层厚度，以确认所述煤层厚度仍小于所述预定煤层厚度，指导在此种煤层状态下的挖掘工作。
根据本发明的技术方案，步骤S5)在爆破揭开煤层进入煤层并继续挖掘泄水洞至距离煤层底板第四预定距离开始，在进行挖掘泄水洞的同时进行超前地质探测，在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下返回至步骤S3)，直至挖掘泄水洞通过整个煤系地层。优选地，所述第四预定距离为2m，在即将穿越煤层时，提前对下一挖掘目标段进行超前地质探测，保证施工的安全性，提高了施工的效率。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述揭开煤层作业包括：采用小循环渐进式边探测边进行爆破掘进；在远距离爆破未能一次揭穿煤层的情况下，继续按照远距离爆破的要求执行爆破作业，直至完成揭开煤层作业全过程。
所述爆破掘进使用安全等级三级或三级以上的煤矿许用炸药，炸药采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒或半秒级电雷管；揭开煤层作业采用泄水洞外远距离爆破，在泄水洞外起爆，泄水洞内需停电，停止一切作业，操作人员撤至泄水洞外；揭开煤层作业爆破15分钟后，应由操作人员配戴防毒面具至开挖掌子面对爆破效果、瓦斯浓度等进行检查，通风30分钟后，由瓦检人员检测开挖掌子面、回风道瓦斯浓度，当开挖掌子面瓦斯浓度小于0.5％，能够继续进行挖掘工作；揭开煤层作业时，主风机正常运转，备用主风机及二路电源应保持待启动状态。
根据本发明的一种实施方式，在泄水洞内建设避难硐室，避难硐室的设置应符合以下要求：
避难硐室设置向外开启的隔离门，隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，至少能满足最大洞内同时施工人数45人避难，且每人使用面积不得少于0.5m2。避难硐室内支护保持良好，并设有调度室直通电话；
避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施，每人供风量不得少于0.3m3/min，如果使用压缩空气供风时，需要设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；
避难硐室内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。
本发明的目的是提供一种泄水洞揭煤及防突施工方法，使用超前地质探测，预测可能发生的问题，指导泄水洞的具体挖掘步骤；在挖掘的过程中预留足够的距离探明煤层的厚度以及瓦斯情况，指导进一步的挖掘工作且保证施工的安全性；预留安全距离对煤层厚度进行探测，所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，在不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业；所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，在进行煤层挖掘的同时进行煤层探测，保证揭开煤层作业的安全性；在挖掘即将穿越煤层时，提前对下一挖掘目标段进行超前地质探测，保证施工的安全性，提高了施工的效率。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (6)
1.一种泄水洞揭煤及防突施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
S1)在泄水洞挖掘开始之前对煤系地层进行超前地质探测，确定待挖掘泄水洞周围岩体和煤层情况；其中，所述超前地质探测为超前钻孔探测，包括：
对待挖掘泄水洞周围岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况进行探测；
探明待挖掘泄水洞周围煤层分布、厚度、倾角及走向；
对待挖掘泄水洞周围岩体瓦斯赋存及瓦斯压力进行探测；
对瓦斯涌出预测及涌出初速度进行测试；
S2)在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下，开始挖掘泄水洞；
S3)在挖掘掌子面距离所述煤层第一预定距离时或在挖掘进入高瓦斯段时停止挖掘，进行煤层探测以确认煤层厚度；
S4)在探明所述煤层的煤层厚度大于等于预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，进行突出危险性预测，在预测结果为所述煤层不具有突出危险性的情况下进行揭开煤层作业，其中，所述揭开煤层作业包括：
采用小循环渐进式方式边探测边进行爆破掘进；
在远距离爆破未能一次揭穿煤层的情况下，继续按照远距离爆破的要求执行爆破作业，直至完成揭开煤层作业全过程；
在探明所述煤层的煤层厚度小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，直至挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第二预定距离时停止挖掘，再次进行煤层探测以确认煤层厚度，在探明所述煤层厚度仍小于所述预定煤层厚度的情况下，继续挖掘泄水洞，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第三预定距离时，在进行泄水洞挖掘的同时进行煤层探测以确认煤层厚度，待挖掘掌子面掘进至距离所述煤层第四预定距离时停止挖掘，进行爆破揭开煤层作业；
S5)在爆破揭开煤层进入煤层并继续挖掘泄水洞至距离煤层底板第四预定距离开始，在进行挖掘泄水洞的同时进行超前地质探测，在探明待挖掘泄水洞周围存在煤层的情况下返回至步骤S3)，直至挖掘泄水洞通过整个煤系地层。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述超前钻孔探测以平距50m为一个循环，每个循环施工设置3-5个超前地质钻孔进行超前钻孔探测。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一预定距离为30m、所述第二预定距离为10m、所述第三预定距离为5m、所述第四预定距离为2m。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述预定煤层厚度为0.3m。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤S4)中，在预测结果显示所述煤层具有突出危险性的情况下，执行排除突出危险性操作后再进行揭开煤层作业。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤S4)中，所述再次进行煤层探测以确认煤层厚度，包括：
在挖掘掌子面施工3-5个超前地质探孔并取芯；
收集取芯的煤样，对煤层赋存情况进行详查以确认煤层厚度。
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