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深部巷道煤體注水快速揭過突出煤層技術研究

文檔作者：孫鵬翔文檔來源：中平能化建工集團		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月30日
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2011年第2期 能源技術與管理 47
doi：10．39696．issn．1672—9943．201 1．02．018
深部巷道燥體汪水快速揭過突出燥層技木研究
孫鵬翔
(中平能化建工集團，河南平頂山467000)
[摘要] 介紹了礦井建設初期，在瓦斯抽放系統(tǒng)未形成情況下，利用排放孔向煤體注入高壓
水，造成瓦斯排放孔孔底相透，改變應力平衡，強制置換出煤體內瓦斯，達到徹底消
突，快速揭過突出煤層技術，并對該工藝的流程內容進行了詳細敘述。
[關鍵詞] 突出煤層；揭穿煤層；煤體注水；安全快速
[中圖分類號]PD263．4[文獻標識碼]B [文章編號]1672-9943(2011)02-0047-02
0 引 言
隨著煤礦開采深度增大，地質條件日益復雜，
煤層瓦斯壓力及含量增高，瓦斯已成為煤礦重特
大事故發(fā)生的主要根源。建井初期或生產(chǎn)礦新水
平初建，在瓦斯抽放系統(tǒng)沒有形成時巷道揭過突
出危險陛煤層，存在較大安全隱患。一旦發(fā)生煤與
瓦斯突出事故，極易引發(fā)瓦斯爆炸和煤塵爆炸，造
成群死群傷，甚至摧毀一個水平或整個礦井。如何
在無法進行瓦斯抽放的情況下安全、快速揭穿有
極大突出危險性煤層一直是全國建井行業(yè)共同探
討的課題。
根據(jù)《防突細則》和新的《煤炭瓦斯抽采基本
指標》要求，在突出煤層傾角大于8o時，排放鉆孔
控制范圍為巷道頂幫部輪廓外8 m，底部輪廓外5 m，
單一排放時終孔孔底間距不大于2 m。這就要求
排放鉆孔的數(shù)量必須足夠多，造成施工工期長，同
時單一靠瓦斯排放孔自然釋放瓦斯，周期長且消
突有限。
本文詳細介紹了一個針對礦井建設初期，在
瓦斯抽放系統(tǒng)未形成情況下，利用排放孔向煤體
注入高壓水，造成排放孔孔底相透，改變應力平
衡，強制置換出煤體內瓦斯，達到徹底消突，快速
揭過突出煤層實例。
1 工程概況
平煤集團首山一礦設計生產(chǎn)2．4 Mt／a，井巷工
程28 600 1TI，建井工期36個月，施工工期較為緊
張。戊組煤倉帶式輸送機巷為半圓拱形斷面，凈斷
面：長×寬=4．0 ITI×3．5 m，巷道將揭穿戊9—1O煤
層，穿煤段采用金支(u29)+噴射砼支護，其它采
用錨網(wǎng)噴支護。地質資料顯示：該巷道埋深720 m，
鄰近巷道揭過戊 煤層時，煤層瓦斯壓力5．6 MPa，
所打排放孔均出現(xiàn)嚴重噴孑L，有煤炮聲，頂鉆，其
中一個孔間歇性噴孔6 h，回風流最大瓦斯?jié)舛?
1O％ 。
該巷道戊 煤層傾角14。，根據(jù)《防突細則》
和《煤炭瓦斯抽采基本指標》要求，在突出煤層傾
角大于8。時，排放鉆孔控制范圍為巷道頂幫部
輪廓外8 ITI，底部輪廓外5 1TI，單一排放時終孔孔
底間距不大于2 m。若采用普通法揭穿該煤層，巷
道最少需布孔165個，自然釋放不少于10 d。即便
如此，在揭過煤期間也常常出現(xiàn)消減鉆屑指標
(Ah )超出臨界值(160 ea)的現(xiàn)象。同時單一靠瓦
斯排放孔自然釋放瓦斯，周期長且消突有限。該巷
道施工中采用了排放孔加煤體注水技術揭穿戊
煤層，很好地解決了這一難題。
2 煤體注水快速揭過突出煤層技術應用
2．1 技術原理
針對建井初期在瓦斯抽放系統(tǒng)未能及時形成
情況下，根據(jù)現(xiàn)有條件和設備，通過煤體注水，使
瓦斯排放孔孔底相透，改變應力平衡以及強置換
出煤體內瓦斯，達到徹底消突目的。
2．2 工藝流程
噴砼封閉工作面 施工排放孔一煤體注水
效檢一揭煤前巷道施工_+管棚施工一揭煤一效
檢一掘進 架金支 噴砼
2．3 操作程序及要點
(1)瓦斯排放孑L施工前的準備工作：當工作
面掘進至距煤層底(頂)板最小法向距離5 m時，
停止掘進。為防止在造孔和煤體注水期間工作面
巖石風化破碎掉碴和便于布孔，工作面采用噴射
砼(200 mm左右)進行封閉。
48 孫鵬翔深部巷道煤體注水快速揭過突出煤層技術研究 201 1年第2期
(2)造孔：按照巷道瓦斯排放孔設計，首先根
據(jù)排放孔間排距標出排放孔孔口位置，然后根據(jù)
排放孔角度穩(wěn)鉆，用坡度規(guī)校好鉆桿的左右偏角
和俯角后，緊固鉆架，開始鉆進；鉆進1．0 m后停
鉆，再次進行鉆桿左右偏角和俯角校對，無誤后，
緊固鉆架進行鉆進。
(3)煤體注水：全部瓦斯排放孔施工完畢后，
即可進行煤體注水工作。高壓注水泵安放防突風
門外，通過一根16 mm高壓膠管引向工作面。注
水采用隔排注水方式，即只對l、3、5、7、9、1l等排
各孔注水，達到相鄰各孔出煤水即視為注水成功。
先將注水管緩緩插至孔底，之后向外拉出3 m，
對接伸縮型收水管，再重新送人孔內，擰緊絲扣封
孔，打開收水管上的閥門，用此法完成第1排所有
排放孔的封孔工作。用高壓三通將1 和2 孔通
過高壓球閥與高壓注漿泵的高壓水管相聯(lián)。高壓
注漿泵逐漸加壓至8 MPa，待第2排相鄰的lO
和l1 孔孔口開始往外出煤水后，關閉高壓水泵，
關閉1 和2 孔水管上的閥門。再進行3 和4
孔、5 和6 孔、7 和8 孔的注水工作，最后單獨
對9#孔進行注水(每排9個孔)。至此第一排各
孔注水工作完成。
用同樣的方法分別完成第3、5、7、9等排各孔
注水工作。
(4)效檢：排放孑L注水完畢(至少48 h)后，用
防突鉆機重新打四個效檢孔，上排三個，下排一
個；下排一個效檢孔位于巷道中心底板，左右偏角
0，俯角75。，進入煤層深度2．0 m。自此孔向上
500 mm施工另三個效檢孑L：中間一個，兩側各一
個。中間孑L左右偏角0，俯角60。，進入煤層深度
1．5 m，兩側兩個效檢孔左右偏角分別為左45。和
右45。，進入煤層深度1．5 m(煤厚2．5 Ill，煤層傾
角15。，底板揭煤)。由專職校檢人員進行瓦斯排
放效果檢驗。
(5)揭煤前巷道施工：檢驗效果的各項指標
均在該煤層突出危險臨界值以下時，即可進行揭
煤前的巷道施工。按每炮有效進尺不大于0．8 m
執(zhí)行遠距離放炮小循環(huán)掘進，前行至巷道底板達
到煤層1．5 m法線位置。然后開始按煤層仰角抬
升巷道底板，頂板適當抬高，向前施工至巷底到達
設計巷頂位置。
(6)管棚施工：為減小揭過突出煤層時發(fā)生
煤與瓦斯突出對工作面人員產(chǎn)生的巨大沖擊力，
揭煤前沿巷道荒斷面拱部搭建管棚。管棚間距
300 mm；孔深以進入煤層底板巖石0．5 m為準；每
孔造好后，立即將鋼管緩緩插入孑L內，為固定管
棚，鋼管尾部包三層以上濕水的棉布，使鋼管與鉆
孔巖壁緊貼。
(7)揭過煤：管棚施工完畢后，再進行一次瓦
斯排放措施校果檢驗，方法及要求同前。當檢驗效
果的各項指標均處于煤層突出危險臨界值以下
時，按照炮眼布置沒計垂直煤層向下打眼，眼深2m，
眼底進入煤層0．5 m，采用遠距離放炮的方法，從
巷道底板一次揭開煤層。
過煤期間仍執(zhí)行遠距離放炮制度，循環(huán)進尺
不超過0．8 m?？煽s性支架隨巷掘及時進行，然后
噴砼封閉。當突出煤層抬升至巷頂以上2．5 m時，
視為過煤段施工結束。
(8)操作要點：因采用排放孔加注水方案時，
排放孔孔底間距為排間距3 m、列間距2．5 m，因
而排放孔總數(shù)較只采用排放方案的總數(shù)少，因此
對排放孔施工質量要求高，要求鉆工嚴格按設計
左右偏角和仰俯角施工，最大誤差不得超過1。，
上鉆時必須用定位線定位，不得憑個人眼力定位。
3 結論
平煤集團首山一礦戊組煤倉帶式輸送機巷揭
穿戊 煤層，該處煤層瓦斯壓力5．6 MPa，所有排
放孔均出現(xiàn)嚴重噴孔，有煤炮聲，頂鉆，其中一個
孔間歇噴孑L 6 h，回風流最大瓦斯?jié)舛?0％。按以
往經(jīng)驗最少需布孔165個，自然釋放不少于10 d，
即便如此在揭過煤期間也常出消減鉆屑指標
(△ ：)超臨界值(160 Pa)。因采用戊 煤層排放
加煤體注水方案，實際布孔99個，排放孔施工完
畢后立即進行煤體注水，煤體注水用時3 d，經(jīng)校
檢△ 最大4O Pa，隨即開始進行揭煤前巷道施
工。隨后的整個揭過煤施工期間未出現(xiàn)指標超值
和增加排放措施。
綜上所述，采用煤體注水方法揭過突出煤層
與常規(guī)方法相比，快速、便捷、安全，同時提高了經(jīng)
濟效益。此技術2009年曾獲得全國煤炭行業(yè)部級
工法。
[作者簡介]
孫鵬翔(1968一)，男，工程師，1991年畢業(yè)于焦作礦業(yè)
學院采礦系礦井建設專業(yè)，現(xiàn)工作于中平能化建工集團。
[收稿日期：2010-12—08]

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