深水平強(qiáng)突出煤層揭煤技術(shù)研究

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1、深水平強(qiáng)突煤層石門(mén)揭煤技術(shù)研究王平樊鐵成張先和田雙龍（沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)紅菱煤礦有限責(zé)任公司遼寧省沈陽(yáng)市110106）摘要：紅菱煤礦為煤與瓦斯突出礦井。煤與瓦斯突出嚴(yán)重的制約著礦井的安全生產(chǎn)。紅菱煤礦經(jīng)多年的理論研究與實(shí)踐，分析總結(jié)了一套切實(shí)可行的高瓦斯礦井石門(mén)揭煤技術(shù)。本文敘述了紅菱煤礦石門(mén)揭煤突出情況和石門(mén)揭煤的危險(xiǎn)性分析，介紹了石門(mén)揭煤設(shè)計(jì)方案和具體施工方案。關(guān)鍵字：煤與瓦斯突出；揭煤；災(zāi)害防治；安全生產(chǎn)0.前言沈煤集團(tuán)紅菱煤礦主采煤層為7#、12#煤，煤層瓦斯壓力大、含量高，相對(duì)瓦斯含量12煤

2、為22.5m3/t，7煤為12.8m3/t。7煤瓦斯壓力為2.4～3.1MPa，12煤瓦斯壓力為4.1～7.6MPa，其主采的12煤平均厚4m，由厚0.8m的12-1煤，厚0.5m的夾矸和厚2.7m的12-2煤組成。煤層平均傾角40°，煤質(zhì)松軟，瓦斯?jié)B透性極低，自然釋放能力較差，構(gòu)造復(fù)雜，煤與瓦斯突出災(zāi)害嚴(yán)重?，F(xiàn)生產(chǎn)水平為-550m～-780m，開(kāi)拓至-900m水平。突出頻度和強(qiáng)度隨開(kāi)采深度增加而增加。1.紅菱煤礦石門(mén)揭煤過(guò)程中的煤與瓦斯突出現(xiàn)狀石門(mén)揭煤是一項(xiàng)危險(xiǎn)性大、技術(shù)難度高的工作，往往成為

3、制約礦井合理采掘部署的瓶頸。石門(mén)揭煤直接影響著安全生產(chǎn)和企業(yè)的生存發(fā)展。紅菱煤礦目前開(kāi)采深度已超過(guò)800m，紅菱煤礦在石門(mén)揭煤過(guò)程中，歷史上曾發(fā)生石門(mén)揭煤煤與瓦斯突出15次（見(jiàn)表1），有14次發(fā)生在12煤層，頁(yè)腳嚴(yán)重威脅著紅菱礦安全生產(chǎn)，造成的直接損失、間接損失不可估量。目前，煤炭行業(yè)高瓦斯突出礦井的主要矛盾存在于高產(chǎn)高效的發(fā)展趨勢(shì)與高瓦斯煤層采掘接續(xù)緊之間。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何確保石門(mén)揭煤的安全。安全、快速的揭煤技術(shù)是紅菱煤礦安全生產(chǎn)和生存發(fā)展的根本。表1紅菱煤礦石門(mén)揭煤突出統(tǒng)計(jì)序號(hào)揭煤地點(diǎn)

4、揭煤時(shí)間揭煤標(biāo)/m突出煤量/t瓦斯量/m31主井一石門(mén)1972.02.12-550250255232副井二石門(mén)1972.03.12-5504826883副井二石門(mén)1972.03.14-5505338104副井二石門(mén)1972.03.15-5506244855副井一石門(mén)1972.03.15-5506214956北二三道北石門(mén)1979.10.17-435434687北二四道中石門(mén)1981.11.16-474153208南一三道一石門(mén)1984.07.26-483709南三四道四石門(mén)1990.12.20-

5、550170400010北三-550南石門(mén)1996.04.03-5506995452211南翼-620南小石門(mén)1996.06.20-620539042042012北翼-750北石門(mén)1996.06.14-7505794446013南翼-620四小石門(mén)1997.04.09-620168311444414南翼-700南石門(mén)1998.12.24-700408241000015北三-610北石門(mén)2001.09.01-6107566002石門(mén)揭煤過(guò)程中突出危險(xiǎn)源辨識(shí)紅菱煤礦煤層瓦斯壓力大。12煤層為強(qiáng)突出煤

6、層，瓦斯含量大，壓力大。在12煤層-780m水平測(cè)得的瓦斯壓力值達(dá)到7.6MPa，遠(yuǎn)大于規(guī)定值0.74MPa。頁(yè)腳礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改變了本區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力方向，產(chǎn)生了近水平的扭動(dòng)作用，使12煤層產(chǎn)生牽引褶曲和產(chǎn)狀上的急劇變化，形成了應(yīng)力集中帶，煤厚發(fā)生了厚薄變化。由于煤層間產(chǎn)生了滑動(dòng)使煤的各種物理性質(zhì)發(fā)生改變,形成了軟分層(即構(gòu)造煤),瓦斯在瓦斯壓力的驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)移、聚集而形成高壓瓦斯的聚集區(qū)。12煤層頂板為14m厚的海相泥巖，對(duì)12煤層中的瓦斯有屏障作用；煤層直接頂?shù)装鍘r性松軟、抵抗強(qiáng)

7、度小，放炮瞬間易造成應(yīng)力失衡誘發(fā)突出。煤層傾角大，在揭穿巖層后頂板上部的煤極易冒落，誘發(fā)煤與瓦斯突出。因此在石門(mén)揭煤前必須采取探測(cè)措施，準(zhǔn)確掌握煤層瓦斯賦存情況(包括含量、壓力、突出危險(xiǎn)性等)，保留足夠的安全屏障。采取抽放鉆孔、排放鉆孔等局部防突措施，降低瓦斯含量，釋放其彈性潛能和瓦斯壓力，消除揭煤地點(diǎn)的突出危險(xiǎn)性。3.強(qiáng)突出危險(xiǎn)煤層石門(mén)揭煤方案設(shè)計(jì)紅菱煤礦對(duì)石門(mén)揭煤工藝進(jìn)行了認(rèn)真研究，在瓦斯壓力測(cè)定、排放鉆孔布置和數(shù)量確定、揭煤炮眼數(shù)量、放炮網(wǎng)絡(luò)、放炮距離、防護(hù)措施、通風(fēng)系統(tǒng)等有關(guān)技術(shù)措施和管

8、理措施方面做了大量細(xì)致工作，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，摸索并形成了一套完整的礦井石門(mén)揭煤技術(shù)模式，石門(mén)揭煤流程見(jiàn)圖1。穿煤48h后①施工探測(cè)孔，控制煤層層位，探清構(gòu)造；②測(cè)壓、測(cè)突出指標(biāo)，初步評(píng)估煤層突出危險(xiǎn)性。垂距煤層10m停掘，施工繞道鉆場(chǎng)，施工瓦斯排放鉆孔，排放瓦斯，防突措施效果檢驗(yàn)，無(wú)突出危險(xiǎn)后繼續(xù)掘進(jìn)。垂距煤層5m垂距煤層1.5m進(jìn)一步確認(rèn)無(wú)突出危險(xiǎn)后，加固煤體，做倒斜面，準(zhǔn)備揭煤。做好安全防護(hù)工作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總指揮檢查無(wú)誤后遠(yuǎn)距離全斷面一次起爆揭開(kāi)煤層。穿煤段頁(yè)腳穿煤24h后進(jìn)行探查，一切正常后