梁濤

(中煤五建第31工程處,河北邯鄲 056003)

高瓦斯礦井立井井筒揭煤技術(shù)

梁濤

(中煤五建第31工程處,河北邯鄲 056003)

本文根據(jù)新建礦井井筒施工期間,揭露高瓦斯煤層或煤與瓦斯突出煤層之前,應(yīng)編制探煤、揭煤設(shè)計(jì),明確煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)及揭煤方案和防治工作。

高瓦斯 探煤 揭煤

瓦斯是煤礦的主要危害之一，對(duì)瓦斯的防治實(shí)際上是貫穿于煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的全部過(guò)程。高瓦斯生產(chǎn)礦井在與瓦斯的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中，形成了一整套瓦斯防治措施，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文以陜西彬長(zhǎng)文家坡高瓦斯礦井主立井揭煤為例，給同行們交流高瓦斯礦井井筒揭煤的施工技術(shù)。

1 工程概況

文家坡礦井礦址位于陜西省彬縣，東南距西安150km，西北距長(zhǎng)武縣40km。采用立井開(kāi)拓，工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)布置有主、副、風(fēng)三個(gè)立井井筒。主井井筒井口設(shè)計(jì)標(biāo)高+11 89.4 50m，井筒中心坐標(biāo)：X=3888110.000m，Y=36509710.000m，井筒凈直徑Ф6.5m，凈斷面33.18m2，井筒深度709.907m。

2 煤層賦存情況及瓦斯情況

(1)煤層位置根據(jù)礦方提供的鄰井地質(zhì)資料所示，井筒基巖段在井深633.80m～634.30m處揭露一層厚約0.50m煤層；在井深634.40m～635.60m處揭露一層厚約1.20m的煤層；在井深648.04m～648.69m處揭露一層厚約0.65m的煤層；在井深649.49m～649.84m處揭露一層厚約0.35m煤層。(2)煤層賦存情況。由于該段(井深633.80m-649.84m處)煤層賦存情況在原礦方提供的地質(zhì)資料上與實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造不符，鄰井施工至該段時(shí)，無(wú)意中揭露該段煤層，因此調(diào)整編寫依據(jù)為：1)副井施工中的原始地質(zhì)資料積累；2)礦供地質(zhì)資料649.75m-650.30m揭露3煤井檢孔資料為參考。(3)瓦斯情況，參照3煤1號(hào)井檢孔資料：1號(hào)井檢孔在3號(hào)煤層采集了1個(gè)煤層瓦斯樣，瓦斯含量甲烷0.26毫升/克燃，鑒于勘探階段采樣手段的限制，僅以鉆孔瓦斯資料尚難準(zhǔn)確評(píng)價(jià)未來(lái)礦井中瓦斯含量及等級(jí)，勘探階段測(cè)得3煤最高瓦斯含量為0.29毫升/克燃。該煤層煤塵有爆炸性危險(xiǎn)，爆炸性指數(shù)均大于10%。因此礦井瓦斯等級(jí)定性為高瓦斯礦井。

3 施工準(zhǔn)備及順序

準(zhǔn)備好探煤的ZM-120Ⅱ型潛孔鉆機(jī)；井筒內(nèi)安裝和調(diào)試好瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；檢修好日常檢查瓦斯的光干式瓦斯檢查儀、便攜式瓦檢儀和風(fēng)表；準(zhǔn)備好揭煤前用的孔口管、閥門、瓦斯壓力表和流量計(jì)等。(1)掘進(jìn)→工作面距煤頂板法距10m(即施工至井深-624m時(shí)) →打兩個(gè)探煤孔→確定煤層產(chǎn)狀及賦存情況→施工至距煤頂板法距5m(即井深-629m)→突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)→確認(rèn)煤層有突出危險(xiǎn)性→施工至距煤頂板法距3m(即井深-631m)→釋放瓦斯→效果檢驗(yàn)有效→放震動(dòng)炮揭開(kāi)該段煤層。(2)掘進(jìn)→工作面距煤頂板法距10m →打兩個(gè)探煤孔→確定煤層產(chǎn)狀及賦存情況→施工至距煤頂板法距5m→突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)→確認(rèn)煤層無(wú)突出危險(xiǎn)性→施工至距煤頂板法距2m→放震動(dòng)炮揭開(kāi)煤層。

4 探煤施工

4.1 鉆孔機(jī)具

(1)ZM-120II型潛孔鉆機(jī)一臺(tái)；(2)鉆桿：φ50mm；(3)鉆頭：φ 130mm，φ90mm；(4)孔口管：φ108×2500mm無(wú)逢鋼管，其一端焊接法蘭盤，另準(zhǔn)備一套帶三通接頭φ4′閥門的法蘭蓋。

4.2 鉆孔施工

井筒工作面施工至距煤層頂板10m(即井深-620m)時(shí)的施工方法，超前鉆孔設(shè)計(jì)個(gè)數(shù)：2個(gè)；鉆孔深度、鉆孔位置：鉆孔深度以進(jìn)入層500mm為宜?？卓诠埽害?08×2500mm無(wú)縫鋼管其一端焊接法蘭盤。(1)鉆孔工作臺(tái)組裝：井筒施工至井深624m，進(jìn)行永久支護(hù)和必要的臨時(shí)支護(hù)，并將工作面盡可能的找平以便利于探煤施工，然后在工作面搭設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)，鉆孔施工在井下工作臺(tái)上進(jìn)行。工作臺(tái)利用Φ 108mm鋼管焊制成高度1.5m，長(zhǎng)3m，寬2.5m框架，在井下組裝后鋪上3mm防滑鋼板形成。用5噸葫蘆將鉆機(jī)固定于工作面預(yù)先安裝的樹(shù)脂錨桿上。(2)孔口管安裝：首先用φ130mm鉆頭施工2m深的鉆孔，鉆孔清理干凈后灌滿1：1水泥砂漿然后在鉆孔中固定φ108mm的孔口管，凝固24小時(shí)后用φ90mm的鉆頭在孔口管中向巖層施工鉆孔探煤。(3)鉆孔施工：鉆孔施工是嚴(yán)格安鉆機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行操作，同時(shí)精確測(cè)定鉆孔深度，并作好記錄，確定煤層產(chǎn)狀及賦存情況，還要注意探孔施工過(guò)程中觀測(cè)有無(wú)頂鉆、噴孔現(xiàn)象，直至鉆孔施工到設(shè)計(jì)深度。(4)封孔：1)鉆孔施工到設(shè)計(jì)深度后，首先要清理鉆孔，用壓風(fēng)將鉆孔內(nèi)的巖粉等盡可能的吹干凈，然后拔出鉆桿用1：1水泥砂漿封孔。瓦斯的壓力臨界值：0.6Mpa。測(cè)定方法：采用封孔測(cè)壓法，將帶有1Mpa壓力表的孔口管壓蓋連接到孔口管上，詳細(xì)記錄壓力上升與時(shí)間的關(guān)系，直到壓力穩(wěn)定為止。穩(wěn)定后的壓力即為煤層瓦斯壓力。具體操作如下：壓力觀測(cè)方法：①瓦斯壓力表裝好后，指派專人記錄數(shù)據(jù)，記錄頻率按照瓦斯壓力表示數(shù)上升速度來(lái)定，初期一般變化0.1MPa即記錄一次，待瓦斯壓力上升的速度穩(wěn)定后，一般1小時(shí)記錄一次即可；②記錄內(nèi)容分別為日期時(shí)間、瓦斯壓力表數(shù)據(jù)；③當(dāng)瓦斯壓力穩(wěn)定不動(dòng)24小時(shí)后，觀測(cè)過(guò)程結(jié)束。2)瓦斯的涌出速度臨界值：4L/min。測(cè)定方法：在孔口管壓蓋連接一瓦斯流量計(jì)，孔口管的封堵同測(cè)壓力相同，取流量計(jì)最大值為瓦斯涌出流量。3)動(dòng)力現(xiàn)象：打鉆時(shí)卡鉆、頂鉆、噴煤、煤粉噴出量和瓦斯；經(jīng)測(cè)定以上三項(xiàng)指標(biāo)均不超過(guò)臨界值，可確定煤層為無(wú)瓦斯突出危險(xiǎn)性煤層，施工至煤層頂板法線距離2m位置，按揭露煤施工方法進(jìn)行施工。

5 揭煤施工

在預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)或經(jīng)防突措施效果檢驗(yàn)后，突出危險(xiǎn)消除后，采用震動(dòng)爆破措施解開(kāi)煤層。

5.1 爆破工藝

揭煤采用放震動(dòng)炮的方法一次揭露煤層。(1)爆破材料：1)爆破采用三級(jí)煤礦許用炸藥，規(guī)格φ50×500mm；2)爆采用銅質(zhì)腳線毫秒延期電雷管1～5段，總延期時(shí)間不超過(guò)130ms，不允許隔段使用。(2)裝藥結(jié)構(gòu)采用正向連續(xù)裝藥，掏槽眼為直眼掏槽。

5.2 爆破后支護(hù)

在放炮出矸后，必須及時(shí)進(jìn)行圍巖支護(hù)工作，過(guò)煤層的技術(shù)原則是使煤層暴露時(shí)間短，避免延期突出的危險(xiǎn)，采用錨網(wǎng)、架井圈方法封閉煤層，掘進(jìn)夠一個(gè)段高后，立即進(jìn)行砌壁作業(yè)。(1)震動(dòng)放炮前和放炮后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)工作面充分灑水，杜絕煤干燥，出矸后，立即分段打錨桿，掛金屬網(wǎng)片，架井圈快速封閉煤層，夠一段高后，立即進(jìn)行砌壁。(2)震動(dòng)爆破揭開(kāi)煤層，出矸暴露井幫0.5m時(shí)，在井壁上打錨桿，分段分片掛金屬網(wǎng)片，夠1m高時(shí)立即進(jìn)行加固封閉煤層。(3)當(dāng)煤層較松軟時(shí)，可以進(jìn)行直接人工裝吊桶，運(yùn)出井筒，如較硬，采用松動(dòng)爆破法掘進(jìn)，松動(dòng)爆破仍按照遠(yuǎn)距離震動(dòng)爆破的規(guī)定執(zhí)行。(4)錨桿規(guī)格為φ45×1800mm管縫式錨桿，間排據(jù)800×800mm，金屬網(wǎng)規(guī)格為φ6mm盤圓制成，每塊1000×2000mm，網(wǎng)格100×100mm，因煤層松軟掘進(jìn)半徑增大，臨時(shí)支護(hù)厚度不計(jì)入井壁厚度。(5)上述支護(hù)采用短段掘砌，直至施工到煤層底板2.0m，揭煤層工作即結(jié)束。