淺談高瓦斯煤層構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域防突與瓦斯治理技術(shù)

1、淺談高瓦斯煤層構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域防突與瓦斯治理技術(shù) 張朝舉林青王艷華楊春林論文關(guān)鍵詞地質(zhì)構(gòu)造采掘煤與瓦斯突出論文摘要祁東煤礦為高瓦斯突出礦井，通過(guò)介紹該礦在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域高瓦斯煤層3，46突出威脅工作面采掘過(guò)程中采取的防突技術(shù)、瓦斯治理措施、管理制度、管理體系。總結(jié)了其中的技術(shù)創(chuàng)新和操作標(biāo)準(zhǔn)化，為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域高瓦斯突出煤層掘進(jìn)防治煤與瓦斯突出的開展提供了一定的參考。0引言煤與瓦斯突出是一個(gè)能量釋放過(guò)程，在這一過(guò)程中，首先是能量的積聚，這個(gè)能量包括瓦斯、地應(yīng)力等。煤層內(nèi)的瓦斯含量、瓦斯壓力和地應(yīng)力隨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的不同存在著較大的差異。由于地質(zhì)構(gòu)造帶存在著一定的構(gòu)造應(yīng)力，所以，在構(gòu)造帶儲(chǔ)存有較

2、高的煤巖彈性應(yīng)變能，突出危險(xiǎn)性較大；并且在這些區(qū)域，煤層裂隙較為發(fā)育，瓦斯含量和壓力往往較高，所以瓦斯內(nèi)能較大，突出危險(xiǎn)性較大。同時(shí)，在地質(zhì)構(gòu)造帶，由于煤巖層受到不同程度的破壞，煤層的穩(wěn)固性系數(shù)往往較低，軟分層較為發(fā)育，相對(duì)而言抵抗突出破壞的才能較差，所以成為突出的多發(fā)區(qū)域。祁東煤礦為高瓦斯突出礦井，3246煤層為高瓦斯威脅煤層，346工作面屬于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，所以在該區(qū)域中的防突工作包括防突技術(shù)和防突管理，將是礦井平安掘進(jìn)的重要保障。1試驗(yàn)區(qū)域情況祁東煤礦3246工作面位于井田西翼一程度四采區(qū)，標(biāo)高一532466163，工作面全長(zhǎng)934，傾向?qū)?86，沿走向布置。東以四采區(qū)中部運(yùn)輸上山為界

3、，西(3246切眼)靠近f22礦井邊界斷層，風(fēng)巷與設(shè)計(jì)3244工作面為界，機(jī)巷靠近3248采空區(qū)。工作面煤厚0730，平均煤厚22，煤層厚度變化較大，靠近斷層處煤層有拉薄現(xiàn)象，變異系數(shù)20；煤層構(gòu)造較復(fù)雜，含12層夾矸，夾矸為灰黑色泥巖，平均厚度01。本工作面構(gòu)造較復(fù)雜。煤層產(chǎn)狀局部有起伏，受區(qū)域構(gòu)造力作用，小斷層較為發(fā)育。3246工作面煤層瓦斯含量為93in煤層含有多層軟分層。2防突技術(shù)祁東煤礦3246煤層為高瓦斯突出威脅煤層，根據(jù)?防治煤與瓦斯突出細(xì)那么?相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合礦井施工區(qū)域的特殊性在3246煤層掘進(jìn)及回采期間，采用“超前鉆孔預(yù)排瓦斯十四位一體綜合防突措施，工作流程如圖1所示。21

4、突出預(yù)測(cè)及效檢突出預(yù)測(cè)及效檢技術(shù)以?防治煤與瓦斯突出細(xì)那么?規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為根底，結(jié)合望峰崗井煤層的實(shí)際情況，以鉆屑量s和瓦斯解吸指標(biāo)k。為主要預(yù)測(cè)及效檢指標(biāo)；輔助指標(biāo)為各種動(dòng)力現(xiàn)象、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育及變化程度、構(gòu)造煤變異程度、瓦斯涌出異?，F(xiàn)象等。當(dāng)上述主要指標(biāo)超限時(shí)，即認(rèn)為工作面具有突出危險(xiǎn)性；當(dāng)輔助指標(biāo)異常時(shí)，需要分析其異常的原因，在確認(rèn)為與突出危險(xiǎn)眭無(wú)關(guān)時(shí)，方可排除輔助指標(biāo)預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)的結(jié)論。在3246煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)展防突預(yù)測(cè)時(shí)，布置3個(gè)預(yù)測(cè)孑l，鉆孔的深度為巷高的3倍左右，一般為810。鉆孔盡量布置在軟分層，中間一個(gè)鉆孔位于巷道中部與掘進(jìn)方向一致，另外兩個(gè)鉆孔開孔于工作面兩側(cè)巷幫內(nèi)05處，終

5、孔于巷道前方預(yù)計(jì)輪廓線外24。采煤工作面進(jìn)展防突預(yù)測(cè)時(shí)，每隔10布置一個(gè)防突預(yù)測(cè)鉆孔。鉆屑量的測(cè)定從鉆孔第1開始，每施工1用專用容器搜集孔口鉆屑，并用彈簧秤稱量，鉆屑量的臨界值采用?細(xì)那么?規(guī)定的s=6k；k值的測(cè)定在鉆孑l每2、4、6、8時(shí)用t防突測(cè)定儀進(jìn)展測(cè)定，k值的臨界值k=05lgin；鉆孑l瓦斯涌出初速度口的測(cè)定從鉆孔第2開始用ty防突測(cè)定儀測(cè)定，q的臨界值q=4lin。掘進(jìn)過(guò)程遇到以下情況時(shí)，均視為有突出危險(xiǎn)：地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，如斷層、褶曲等構(gòu)造；煤層傾角、厚度、走向或傾向等賦存條件急劇變化以及軟分層增厚地帶(軟分層厚度0-3)；打鉆過(guò)程出現(xiàn)噴孔、卡鉆、頂鉆、吸鉆等動(dòng)力現(xiàn)象；工作面出

6、現(xiàn)明顯的突出預(yù)兆：頂板來(lái)壓、支架斷裂、煤壁片幫、掉渣與外鼓，煤壁光澤暗淡、層理紊亂，瓦斯涌出忽大忽孝工作面溫度降低，煤壁前方附近出現(xiàn)煤炮聲等；采掘應(yīng)力迭加區(qū)域。22預(yù)測(cè)及效檢工藝要求為了進(jìn)步預(yù)測(cè)及校檢數(shù)據(jù)的可靠性，對(duì)打鉆工藝及防突儀器的操作做了以下要求：鉆孔施工、指標(biāo)測(cè)定由專人負(fù)責(zé)，以消除由于施工與測(cè)定技術(shù)差異引起的操作誤差；施工鉆孔前要仔細(xì)觀察巷幫支護(hù)情況、頂板受力情況、煤壁特征等，并作詳細(xì)記錄；在測(cè)定k。值和鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能減少人為因素對(duì)測(cè)量造成的誤差；測(cè)量鉆屑量時(shí)，盡可能多的搜集到鉆屑，以進(jìn)步鉆屑量的準(zhǔn)確度；預(yù)測(cè)效檢測(cè)過(guò)程中要具有高度的責(zé)任心，詳細(xì)記錄預(yù)測(cè)及校檢過(guò)程中的各

7、種動(dòng)力現(xiàn)象，不能敷衍了事。23工作面消突措施當(dāng)預(yù)測(cè)及校檢有突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)采取消突措施，不能盲目進(jìn)尺。根據(jù)礦井瓦斯自然排放半徑05的經(jīng)歷數(shù)據(jù)和3246煤層的實(shí)際厚度，采取的主要防突措施是在工作面施工9個(gè)1819深，p9l大直徑瓦斯排放及卸壓鉆孔。鉆孔的布置綜合考慮煤體狀況，主要布置在分層及構(gòu)造煤層中，同時(shí)，通過(guò)觀察煤層延伸方向，從三維空間的角度設(shè)計(jì)最少的鉆孔到達(dá)最好的消突目的。在消突鉆孔施工過(guò)程中，要詳細(xì)記錄動(dòng)力現(xiàn)象，如噴孔、卡鉆、響煤炮等，發(fā)現(xiàn)有異常情況及時(shí)通知相關(guān)部門處理。當(dāng)掘進(jìn)工作面遇褶曲構(gòu)造，即煤層彎曲變形的構(gòu)成形式，除掘進(jìn)方向沿煤層走向不變，加強(qiáng)轉(zhuǎn)彎巷道處的支護(hù)外，防突在保存5平

8、安屏障的工作面，盡可能利用小型煤電鉆向前方煤層多打孔，然后用大型液壓鉆機(jī)打局部巖孔進(jìn)入褶曲轉(zhuǎn)折端煤層并過(guò)全煤層，再對(duì)轉(zhuǎn)折端煤層排放孔檢驗(yàn)，有效前方可掘進(jìn)。當(dāng)掘進(jìn)工作面遇壓薄帶與增厚帶的伴生構(gòu)造形式，如由煤層增厚帶進(jìn)入壓薄帶，防突措施可以適當(dāng)減少鉆孔；如由煤層壓薄帶進(jìn)入增厚帶，防突措施可以適當(dāng)增加鉆孔，加強(qiáng)排放孔工作，在效檢有效前方可進(jìn)入厚煤帶掘進(jìn)。3采煤工作面瓦斯治理根據(jù)306工作面煤層賦存條件和瓦斯涌出來(lái)源分析，在回采期間采用抽采巷高位鉆孔抽采、采空區(qū)埋管抽采、尾巷抽采及風(fēng)巷邊孔抽采的瓦斯綜合治理措施。306工作面瓦斯治理設(shè)計(jì)如圖2所示4防突管理地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域高瓦斯煤層的防突與瓦斯治理工作

9、中，首先是思想上必須高度重視，組織管理要全面，技術(shù)措施要嚴(yán)密，防突職責(zé)要落實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行“有疑必探，預(yù)防為先的原那么，確保在平安的前提下，完成地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域高瓦斯突出煤層的采掘工作。防突及瓦斯治理管理上在汲取了本礦及其他假設(shè)干煤礦突出事故教訓(xùn)后，礦井指導(dǎo)加強(qiáng)管理，建立了一套較為完善的防突管理標(biāo)準(zhǔn)。由于在嚴(yán)格落實(shí)綜合防突技術(shù)及瓦斯綜合治理措施過(guò)程中涉及的部門較多(包括通風(fēng)、抽排、掘進(jìn)、消費(fèi)等)，為了協(xié)調(diào)這種復(fù)雜的工作環(huán)節(jié)，建立了以總工程師為直接指導(dǎo)、調(diào)度所為核心的指揮網(wǎng)絡(luò)管理體系，各單位指導(dǎo)負(fù)技術(shù)責(zé)任，工作責(zé)任落實(shí)到人。這種管理體系不僅進(jìn)步了工作效率、加強(qiáng)了信息溝通及反響，而且防止了管理脫節(jié)現(xiàn)象、工作推委現(xiàn)象、施工延誤現(xiàn)象等，為礦井的防突及瓦斯治理工作順利開展作出了極大的奉獻(xiàn)。5結(jié)語(yǔ)在深井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域采勸超前鉆孔預(yù)排瓦斯+四位一體的綜合防突技術(shù)防治煤與瓦斯突，即根據(jù)3246煤層厚度和預(yù)測(cè)效檢情況，施工掘進(jìn)循環(huán)超前預(yù)排瓦斯鉆孔和防突措施孔。通過(guò)預(yù)排瓦斯鉆孔或防突措施孔，降低地應(yīng)力、瓦斯壓力和瓦斯含量，相應(yīng)增加構(gòu)造煤強(qiáng)度，同時(shí)進(jìn)步巷道支護(hù)強(qiáng)度，保證發(fā)生突出的阻力大于動(dòng)力，防治