劉德勇
(龍煤集團(tuán)鶴崗分公司 峻德煤礦,黑龍江 鶴崗 154100)
某礦采面為二水平一采區(qū)鄰近采面的保護(hù)層,采面走向長1360m,采長180m。平均煤厚2.0m,平均煤層傾角10度,兩煤層層間距為0.3~6.5米,上部煤層瓦斯含量預(yù)計(jì)為4.06m3/t,下部煤層瓦斯含量預(yù)計(jì)為7.93m3/t,由于層間距較小,下煤層瓦斯極易大量涌入采掘空間。
在一水平實(shí)測上部煤層瓦斯壓力為0.8MPa,下部煤層瓦斯壓力為1.0MPa,根據(jù)該采區(qū)測壓情況,采區(qū)壓力梯度為0.2MPa/百米,煤層透氣性系數(shù)Y=0.0075mD,抽放半徑(經(jīng)驗(yàn)值)r=1.5米。
由于上部煤層瓦斯含量為4.06m3/t,下部煤層瓦斯含量為7.93m3/t,預(yù)計(jì)上部煤層該水平采面掘進(jìn)期間瓦斯涌出量預(yù)計(jì)為1.0~2.0m3/min。
按瓦斯含量計(jì)算工作面的瓦斯絕對涌出量,其計(jì)算如下:
式中:qy—本煤層開采涌入工作面的瓦斯量,m3/min;K—進(jìn)回風(fēng)巷影響系數(shù),取0.8;A—工作面日產(chǎn)量,X0-煤的原始含量,m3/t;X1—煤的殘存瓦斯含量,m3/t,丁組煤層實(shí)測值2.24
考慮到開采過程中被保護(hù)層采面瓦斯將涌入上部煤層采面,故上部煤層采面瓦斯絕對量計(jì)算式為:
式中:K—鄰近層瓦斯排放率,%,取K=0.65
上部煤層采面日產(chǎn)量3000噸,其相應(yīng)面積的被保護(hù)層煤量為3600噸,而上部煤層煤層瓦斯含量為4.06m3/t,下部煤層煤層瓦斯含量預(yù)計(jì)為7.93m3/t,代入計(jì)算公式
則q=3.0+7.4=10.4m3/min
工作面作業(yè)前先進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測,預(yù)測采用定量和定性兩種方法:定量預(yù)測根據(jù)《煤層突出區(qū)域劃分研究報(bào)告》采用瓦斯涌出初速度q值和鉆屑量S值兩種指標(biāo)。定性預(yù)測是工作面現(xiàn)場符合《防突細(xì)則》31條任意一款時(shí)即定為突出危險(xiǎn)工作面:
①在突出煤層的構(gòu)造破壞帶,包括斷層褶曲、火成巖入侵等。
②煤層賦存條件急劇變化的區(qū)域。
③采掘應(yīng)力迭加的區(qū)域。
④在工作面預(yù)測過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象。
⑤工作面出現(xiàn)明顯突出預(yù)兆。
在嚴(yán)重突出危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)采取增加預(yù)測(效檢)次數(shù),降低預(yù)測(效檢)指標(biāo)的臨界值,增加預(yù)測(效檢)超前距等特殊措施,進(jìn)一步提高預(yù)測(效檢)的可靠性。把瓦斯地質(zhì)情況與工作面日常預(yù)測緊密結(jié)合,充分發(fā)揮瓦斯地質(zhì)工作的先導(dǎo)作用。進(jìn)一步加強(qiáng)對突出指標(biāo)及臨界值的研究。
工作面局部防突措施主要采取超前鉆孔、前探構(gòu)造孔、巷道兩幫卸壓孔等措施。超前鉆孔由施工單位嚴(yán)格按照措施設(shè)計(jì)的位置、角度、深度等參數(shù)施工,超前鉆孔保留不低于10米的允許進(jìn)尺超前距,并控制到巷道兩幫輪廓線8米以上。工作面遇到煤厚變化、斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造,必須執(zhí)行“有疑必探,先探后掘”的原則,施工前探構(gòu)造孔,孔深不低于30米,數(shù)量不少于3個(gè),探清前方的構(gòu)造或煤層賦存狀況,前探鉆孔的超前距不得少于10米。工作面兩幫施工卸壓孔,每米1個(gè),孔深8米?,F(xiàn)場配備驗(yàn)收孔深的錨索和控制鉆孔角度的模具,并由瓦檢員和防突測試工監(jiān)鉆,打鉆過程中若出現(xiàn)噴孔、響煤炮等現(xiàn)象時(shí)及時(shí)采取在該孔周邊補(bǔ)打2個(gè)以上鉆孔的措施。在嚴(yán)重突出危險(xiǎn)區(qū)域采掘,采取超常規(guī)防突技術(shù)。增加局部防突措施的鉆孔數(shù)量和超前距等措施,納入工作面正規(guī)循環(huán),提高防突措施的消突效果。
3.3.1 該突出采區(qū)均建立了專用回風(fēng)巷,并切實(shí)做到?;貙S?,突出采掘工作面均具有獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng),保證采掘工作面回風(fēng)直接進(jìn)入專用回風(fēng)巷。
3.3.2 工作面采用遠(yuǎn)距離爆破、避難硐室、壓風(fēng)自救、防突反向風(fēng)門、逆止閥、隔離式自救器等安全防護(hù)措施。
3.3.3 避難硐室和防突反向風(fēng)門,嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定,進(jìn)行施工和管理,以提高避難硐室和防突風(fēng)門的堅(jiān)固性和抗災(zāi)能力,同時(shí)在防突反向風(fēng)門處設(shè)置監(jiān)測瓦斯逆流的監(jiān)測裝置,以確保瓦斯逆流時(shí)將進(jìn)風(fēng)側(cè)電源斷開。
3.3.4 綜掘工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造時(shí)要及時(shí)改為炮掘,對放炮采掘工作面進(jìn)行爆破時(shí),都必須執(zhí)行遠(yuǎn)距離爆破,躲炮距離要按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行,并嚴(yán)格執(zhí)行爆破前放炮員向調(diào)度室匯報(bào)和變電所停電的制度。
3.3.5 穿過防突風(fēng)門門墻的風(fēng)筒要采用鐵制風(fēng)筒和逆止閥,鐵風(fēng)筒鐵板厚度3~5mm,逆止閥鐵板厚度不小于5mm。
3.4.1 上部煤層采面掘進(jìn)期間瓦斯治理
根據(jù)預(yù)測上部煤層采面掘進(jìn)期間瓦斯涌出量預(yù)計(jì)為1~2m3/min,掘進(jìn)期間機(jī)風(fēng)巷鋪設(shè)抽放管路,當(dāng)瓦斯涌出量小于3m3/min時(shí),利用2×30KW風(fēng)機(jī)通過通風(fēng)方式即可解決掘進(jìn)期間瓦斯問題,當(dāng)瓦斯涌出量大于或等于3 m3/min時(shí),執(zhí)行底板淺孔抽放措施,在巷道底板施工淺孔鉆孔,抽放巷道底板瓦斯,鉆孔3米一排,每排2個(gè),孔深以穿透丁6煤層進(jìn)入底板500mm為準(zhǔn)。
3.4.2 上部煤層采面回采期間瓦斯治理
根據(jù)預(yù)測,上部煤層采面回采期間最大絕對瓦斯涌出量為10.4m3/min。該工作面配風(fēng)量可達(dá)到1500m3/min,通風(fēng)能力可以解決瓦斯量為:
其中q-通風(fēng)方法可以解決的最大瓦斯涌出量,m3/min;K-瓦斯涌出不均衡系數(shù),取K=1.5;Qg-工作面供給風(fēng)量,m3/min;C-《規(guī)程》規(guī)定允許濃度,取C=1.0%
則q=10m3/min
計(jì)算結(jié)果表明,采用通風(fēng)方法不能夠決瓦斯問題。
采面回采期間在工作面風(fēng)巷鋪設(shè)兩趟抽放管路,一趟進(jìn)行工作面淺孔抽放,另一趟進(jìn)行采空區(qū)抽放。
上部煤層采面未回采前期,下部煤層絕對瓦斯涌出量為12.4m3/min,開采保護(hù)層后,根據(jù)預(yù)測,下部煤層絕對瓦斯涌出量為5.4m3/min,通過開采保護(hù)層大大降低了下部煤層突出危險(xiǎn)性的瓦斯賦存量,下部煤層有突出危險(xiǎn)性煤層將為非突出危險(xiǎn)性煤層,為下部煤層安全開采提供了保證。
礦井開采保護(hù)層防突技術(shù)為高瓦斯煤層開采提供了借鑒,通過開采保護(hù)層解放被保護(hù)層,使得被保護(hù)層煤層內(nèi)的瓦斯有效得到釋放,降低了被保護(hù)層瓦斯突出性危險(xiǎn),該項(xiàng)技術(shù)值得研究和推廣應(yīng)用。
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