嘉峰煤礦33041回風(fēng)順槽石門揭煤工作面消突措施研究
嘉峰煤礦33041回風(fēng)順槽石門揭煤工作面消突措施研究
摘要：
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1.引言
對(duì)于煤礦井下工程來(lái)說(shuō)，石門揭煤是常見(jiàn)的施工，在巖石巷道施工中經(jīng)常會(huì)遇到揭煤。由于揭煤時(shí)發(fā)生突出比其它類型的突出破壞性更大，損失嚴(yán)重，甚至造成人員傷亡事故，而特大型突出中絕大多數(shù)是在石門揭煤時(shí)發(fā)生的。所以，準(zhǔn)確把握石門揭煤的突出危險(xiǎn)性，正確采用突出危險(xiǎn)性的測(cè)定方法，以及及時(shí)制定合適的石門揭煤防突措施和后期應(yīng)用效果分析工作，可以避免或減少失誤所造成的損失，對(duì)促進(jìn)突出礦井的安全生產(chǎn)、提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義。
2.礦井概況
山西沁水嘉峰煤業(yè)有限公司(簡(jiǎn)稱嘉峰煤礦，下同)位于晉城市沁水縣東南部嘉峰鎮(zhèn)境內(nèi)。地理坐標(biāo)為：北緯35°34′31″～35°34′57″，東經(jīng)112°29′40″～112°30′32″，礦井東西長(zhǎng)1.1km，南北寬0.8km，面積0.9006km2。
礦井主體構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造，地層走向NE，傾向NW，傾角平緩，約3～5°，井田內(nèi)斷層不發(fā)育，構(gòu)造屬于簡(jiǎn)單類。
井田內(nèi)主要含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組。其中，山西組含煤地層厚度48.60m，主要含煤一層(3號(hào)煤層)，煤層平均厚度6.13m，含煤系數(shù)12.35%;太原組含煤地層厚91.42m，共含煤11層，煤層總厚8.35m，含煤系數(shù)為9.13%?，F(xiàn)礦井開(kāi)采3號(hào)煤層，其主要特征如下：
3號(hào)煤層 位于山西組中下部，煤層平均厚度為6.13m，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾0~3層夾矸，屬于穩(wěn)定可采煤層，是礦井目前唯一開(kāi)采的煤層。煤層頂板為黑色泥巖，局部為砂質(zhì)泥巖;底板為粉砂質(zhì)泥巖或泥巖。原煤水分1.23～7.21%，平均4.10%，灰分14.35～18.93%，平均17.25%，揮發(fā)分6.61～8.55%，平均7.71%，為中灰、 特低硫、低磷、高熔灰分、高強(qiáng)度的無(wú)煙煤，精煤回收率良，為良好的合成氨用煤和氣化用煤。
嘉峰煤礦始建于1990年，1994年簡(jiǎn)易投產(chǎn)。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150kt/a，核定生產(chǎn)能力300kt/a。
井田內(nèi)3號(hào)煤層共劃分為三個(gè)采區(qū)，分別為北采區(qū)、南采區(qū)和西采區(qū)，其中南采區(qū)已采完，北采區(qū)大部分已采完，目前正在開(kāi)采西采區(qū)。礦井布置一個(gè)回采工作面(33031上分層回采工作面)和兩個(gè)掘進(jìn)工作面(33041回風(fēng)順槽正、副巷掘進(jìn)工作面)，回采工作面采用走向長(zhǎng)壁式布置，分兩層進(jìn)行開(kāi)采，先采上分層，后采下分層，放炮落煤，全部垮落法管理頂板。
礦井采用中央分列抽出式通風(fēng)，回風(fēng)井安設(shè)兩臺(tái)BDK40-6-№19型主扇，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，配備電機(jī)功率均為2×110kw;礦井總進(jìn)風(fēng)量為3795m3/min，總回風(fēng)量3950m3/min。
2004年之前，礦井批復(fù)瓦斯等級(jí)均為高瓦斯礦井;2004年4月30日，西采區(qū)3300運(yùn)輸巷發(fā)生了一次煤與瓦斯突出事故，經(jīng)國(guó)家授權(quán)的資質(zhì)單位鑒定后，礦井升級(jí)為煤與瓦斯突出礦井。近年來(lái)礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)論見(jiàn)表1-1示。
3.區(qū)域消突措施及效果檢驗(yàn)
33041回風(fēng)順槽副巷掘進(jìn)工作面在3300回風(fēng)大巷開(kāi)口處為煤巷，掘進(jìn)40米后遇一正斷層，由煤巷變?yōu)槿珨嗝鎺r巷，再向前掘進(jìn)50m后仍為全巖工作面。為了防止誤揭煤層，在掘進(jìn)工作面90m處向前施工探煤鉆孔，探測(cè)到工作面與煤層垂距為12m;考慮到嘉峰煤礦2004年4月30日發(fā)生的煤與瓦斯突出與該斷層有關(guān)，因此，為了防止33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面揭3號(hào)煤層時(shí)發(fā)生煤與瓦斯突出，2008年2月，礦井預(yù)先在33041回風(fēng)順槽正、副巷聯(lián)絡(luò)巷和33031軌道順槽向33041回風(fēng)順槽正、副巷石門附近煤體共施工了24個(gè)鉆孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，其中，在33031軌道順槽共施工14個(gè)抽放鉆孔，在33041回風(fēng)順槽正、副巷聯(lián)絡(luò)巷共施工10個(gè)預(yù)抽鉆孔，預(yù)抽鉆孔布置圖見(jiàn)圖2-1，布置參數(shù)見(jiàn)表2-1和表2-2。
項(xiàng)目研究期間，測(cè)定了33041回風(fēng)順槽正、副巷聯(lián)絡(luò)巷和33031軌道順槽向該區(qū)域施工的抽放鉆孔自然瓦斯流量，部分測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2-3。
根據(jù)抽放鉆孔自然瓦斯流量測(cè)定平均值和抽放時(shí)間計(jì)算，33041回風(fēng)順槽正、副巷聯(lián)絡(luò)巷抽放總量約1.09×105m3，33031軌道順槽向該區(qū)域施工的抽放鉆孔總抽放量約2.91×105m3，兩者共抽放瓦斯4×105m3。也就是說(shuō)，33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面附近煤體至少被抽出40萬(wàn)m3的純瓦斯量。
從表5-7~表5-8可知，在經(jīng)過(guò)預(yù)抽和排放后，無(wú)論采用綜合指標(biāo)法檢驗(yàn)，還是采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法檢驗(yàn)，截至到2008年6月20日，嘉峰煤礦33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面已消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。
5.結(jié)論
統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， 2008年2月施工鉆孔開(kāi)始預(yù)抽瓦斯開(kāi)始，截至2008年5月3日， 33041回風(fēng)順槽正、副巷石門揭煤工作面前方煤體至少被抽出40萬(wàn)m3的純瓦斯量，瓦斯預(yù)抽率達(dá)到36.98%。
2008年5月實(shí)測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)瓦斯預(yù)抽的33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面，3號(hào)煤層最大殘余瓦斯含量為12.48 m3/t，最大殘余瓦斯壓力為0.81MPa，K1實(shí)測(cè)最大值為0.97ml/g.min1/2，按照鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法和綜合指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面具有發(fā)生煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。
2008年6月初，在原有預(yù)抽瓦斯鉆孔和超前排放鉆孔基礎(chǔ)上，嘉峰煤礦又施工了10個(gè)超前排放鉆孔;2008年6月20日實(shí)測(cè)結(jié)果表明，33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面，3號(hào)煤層最大殘余瓦斯含量為11.69 m3/t，最高殘余瓦斯壓力為0.72MPa，K1實(shí)測(cè)最大值為0.48ml/g.min1/2，按照鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法和綜合指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，33041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面已經(jīng)消除煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。
?、?3041回風(fēng)順槽副巷石門揭煤工作面揭煤時(shí)，必須采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)性放炮方式一次揭開(kāi)煤層，與此同時(shí)，還要按照《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》、《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，采取配套的安全防護(hù)與管理措施。
參考文獻(xiàn)：
