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        新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施與方法

        2019-12-28 02:49:06范士福
        煤礦現(xiàn)代化 2019年4期
        關(guān)鍵詞:離層煤粉間距

        范士福

        (山東新巨龍能源有限責(zé)任公司 ,山東 菏澤 274918)

        0 引 言

        新巨龍煤礦位于山東省巨野縣龍固鎮(zhèn),現(xiàn)開采3層煤,地面標(biāo)高為+43.91,井下標(biāo)高為-830.8~-797.5m,為形成2305N采煤工作面生產(chǎn)系統(tǒng),掘進2305N下平巷。2305N下平巷北段位于-810水平二采區(qū)北翼,巷道標(biāo)高-830.8~-797.5m,平均埋深在857.15m,巷道埋深較大;2305N下平巷北段位于2304N下平巷以東,-980延深輔二下山以北,西為2304N下平巷,北為2305N工作面。該巷道布置在3煤中,3煤厚9.27m,巖性為炭質(zhì)泥巖,3煤層屬穩(wěn)定煤層,結(jié)構(gòu)簡單。煤層走向為343°-18°,傾向為73°-108°,傾角1-8°。經(jīng)3煤煤巖樣鑒定,3煤及頂板巖層具有沖擊傾向性;本施工巷道分為2個高度危險區(qū)、2個一般危險區(qū)。

        1 掘進施工防沖安全措施

        為防止掘進過程中發(fā)生沖擊地壓,對掘進迎頭短壁煤層注水,弱化煤體強度。注水孔設(shè)計:迎頭全煤時,在掘進迎頭均勻布置6個鉆孔,第一排自頂板以下1m,左幫1m開始布置,間距1m,第二排孔與第一排孔排距1m進行布置,平行巷道走向,鉆孔深度不小于1.2m。封孔方法:采用6個短壁封孔注水器封孔。鉆孔工序:每個循環(huán)支設(shè)完迎頭臨時支護后,打煤層注水孔與永久支護平行作業(yè),成孔后即刻接通注水管進行注水,注水時間不得低于30min,若采用小循環(huán)施工,一次注水切割兩個循環(huán)。注水管必須是專用的管路,只能在分水器上接出,不得與其他用水管路混用。采用防塵管路補水,保持注水煤體濕潤不失水,保證注水效果。

        2 監(jiān)測預(yù)報措施

        2.1 動壓信息收集

        三班各配備1名兼職信息記錄員,填寫動壓顯現(xiàn)記錄表,及時準(zhǔn)確詳細記錄迎頭動壓顯現(xiàn),對事件發(fā)生的時間、區(qū)域、強度、次數(shù)、巷道支護破壞情況,巷道圍巖變化情況等生產(chǎn)工序進行記錄與描述,經(jīng)現(xiàn)場班長、安監(jiān)員簽字后每班上井后交至防沖監(jiān)控中心,由監(jiān)控中心人員進行分析,夜班需在5:30分前向防沖監(jiān)控中心(88701、88712)匯報。出現(xiàn)大能量微震事件(強烈震頂),斷錨桿、斷錨索,瞬時幫突底鼓等強烈礦壓顯現(xiàn),要即時匯報沖擊地壓監(jiān)控中心(88701、88712)。

        2.2 礦壓觀測

        1)頂板離層觀測。離層儀間距不大于60m,安設(shè)時距離迎頭不大于15m,斷層前后15m范圍內(nèi)各安設(shè)1個離層儀,在巷道拐點、三岔門處均需安設(shè)離層儀。施工接近斷層動壓顯現(xiàn)強烈時,加密安設(shè)頂板離層儀,離層儀初設(shè)讀數(shù)應(yīng)在10~20mm之間。

        2)表面位移觀測。巷道每隔60m設(shè)一組表面位移測站,安設(shè)距迎頭不大于5m,與離層儀測站間隔30m錯位布置,配合頂板離層儀設(shè)點觀測,采用十字測量法觀測。表面位移各基點要安設(shè)在同一斷面,基點錨桿垂直于巷道幫部和頂板,錨桿外露不大于50mm并涂紅漆,扎帶標(biāo)記,嚴禁挪做他用。

        三岔口表面位移設(shè)置:位于三岔門各巷道出口2m處分別設(shè)置一個表面位移觀測站,并在三岔門中央設(shè)置頂?shù)装逡平坑^測站一組。所有離層指示儀、表面位移測站必須掛牌板管理,現(xiàn)場建立觀測臺賬,牌板必須在人行道側(cè)巷幫吊掛平直一條線。每天防塵時,對離層儀表面進行沖刷,確保其清潔,便于讀數(shù)。離層指示儀讀數(shù)時,要統(tǒng)一讀取刻度環(huán)內(nèi)測數(shù)值。迎頭50m范圍內(nèi)離層指示儀、表面位移測站必須由技術(shù)員每天觀測,并將觀測記錄填寫至牌板。迎頭50m以外測站觀測頻率為每周一次。所有離層指示儀、表面位移測站損壞、被遮擋無法觀測時,需及時進行補打,觀測數(shù)據(jù)時將原變量進行累加。

        2.3 煤粉監(jiān)測

        使用風(fēng)煤鉆或騰馬FLV型手持式氣動鉆機或ZQSJ-140/4.3手持式卸壓鉆機(配專用鉆套)、配φ42mm專用煤粉監(jiān)測鉆頭2個、φ40mm套節(jié)麻花鉆桿25根、彈簧秤(10kg)2個及孔深量具(20m長)進行施工。發(fā)現(xiàn)煤粉監(jiān)測異常時,需卸壓施工,施工完畢后,再次進行煤粉檢校,檢測合格后,恢復(fù)生產(chǎn)。

        1)每天檢修班對掘進工作面施工6個煤粉監(jiān)測孔,其中迎頭2個,孔間距1.0m,迎頭后兩幫10 m范圍內(nèi)施工2個,孔間距5m,距原煤粉監(jiān)測孔不得小于1m。每周一檢修班,對迎頭后兩幫20m~50m增加8個煤粉監(jiān)測孔,間距10m(距原煤粉監(jiān)測孔不得小于1m)。

        2)煤粉監(jiān)測孔φ42mm、孔深15m。煤粉孔垂直于煤壁布置,且平行于煤層平面??卓诰嗝簩拥装?.5m,允許范圍±0.3m。遇夾矸等現(xiàn)場條件影響適當(dāng)調(diào)節(jié)孔口高度?,F(xiàn)場鉆孔施工角度不當(dāng)遇巖石必須重新施工,并做好詳細記錄。

        3)煤粉監(jiān)測過程中詳細記錄煤粉量、動力效應(yīng)等。煤粉監(jiān)測記錄表必須現(xiàn)場填寫齊全、監(jiān)測及班組長、安監(jiān)人員簽字。監(jiān)測工作量必須填寫在現(xiàn)場防沖記錄本上并必須掛牌管理。當(dāng)檢測實際煤粉量達到或超過極限(危險)煤粉量;顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實際煤粉量30%;檢測過程中出現(xiàn)孔內(nèi)沖擊、卡鉆、煤炮等強烈動力效應(yīng),確定煤體存在沖擊危險,立即采取卸壓解危措施。并以該監(jiān)測孔為基點向兩側(cè)施工監(jiān)測孔,間距不得大于5m,監(jiān)測孔施工數(shù)量直至煤粉指標(biāo)正常,確定高應(yīng)力集中區(qū)和卸壓解施工范圍。

        4)煤粉監(jiān)測指標(biāo)超限或動力效應(yīng)強烈時,對高應(yīng)力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓鉆施工后,必須進行煤粉檢校,確認沖擊危險解除后方可生產(chǎn)。

        5)三煤煤粉量參考指標(biāo)及動力效應(yīng):監(jiān)測孔深度第1~3m時,極限煤粉量為2.7kg;監(jiān)測孔深度第4~5m時,極限煤粉量為3.2kg;監(jiān)測孔深度第6~10m時,極限煤粉量為6.3kg;監(jiān)測孔深度第11m時,極限煤粉量為7.7kg;監(jiān)測孔深度第12~15m時,極限煤粉量為9.2kg;

        6)煤粉監(jiān)測施工過程中,現(xiàn)場遇煤體潮濕或出水等特殊條件,采用φ42mm小直徑鉆孔無法正常鉆進至設(shè)計孔深時,改用電磁輻射監(jiān)測或采用ZQSJ-140手持式卸壓鉆機,配φ76mm專用麻花鉆桿及φ89mm鉆頭繼續(xù)施工監(jiān)測孔,直到施工至設(shè)計孔深。使用電磁輻射監(jiān)測時每3天監(jiān)測一次,同時加強動力現(xiàn)象監(jiān)測。監(jiān)測時,在迎頭上、中、下各設(shè)置一個測點,在迎頭后100m范圍內(nèi)左右?guī)兔块g隔10m設(shè)置一個測點,檢修期間開展電磁輻射監(jiān)測。監(jiān)測時接收天線垂直于巷道煤壁,距電纜間距不小于1m。觀測人員距離接收天線不小于0.3m。巷道為全巖時不再進行電磁輻射。當(dāng)實測數(shù)據(jù)電磁輻射強度超過64mv(參考臨界值)或脈沖數(shù)超過1000Hz時,認定煤體存在應(yīng)力集中,當(dāng)動力強烈、煤炮頻繁、煤粉指標(biāo)超限時,迎頭升級為高度危險區(qū),現(xiàn)場停止作業(yè),按高度危險區(qū)管理。按高度危險區(qū)管理規(guī)范組織卸壓解危施工,經(jīng)卸壓效果檢校,沖擊危險解除后方可生產(chǎn)。

        7)迎頭后50m內(nèi)必須懸掛煤粉監(jiān)測牌板,與鉆孔對應(yīng)懸掛。

        3 卸壓解危措施

        3.1 迎頭及幫部卸壓措施

        1)一般危險區(qū)。煤粉監(jiān)測指標(biāo)正常,現(xiàn)場無動力現(xiàn)象,評價為無沖擊危險,正常組織生產(chǎn)。煤粉監(jiān)測指標(biāo)正常,現(xiàn)場存在應(yīng)力釋放現(xiàn)象,由專業(yè)組織對巷道進行沖擊危險鑒定,必要時采取超前預(yù)卸壓。煤粉監(jiān)測指標(biāo)正常,現(xiàn)場動力現(xiàn)象強烈,板炮頻繁,巷道危險級別升級為中等。除正常煤粉監(jiān)測外,迎頭施工2個超前卸壓鉆孔,鉆孔直徑不小于Φ120mm,間距不大于1.0m,鉆孔深度不小于15m,并確保超前保護帶不低于10m。煤粉監(jiān)測指標(biāo)超限,動力現(xiàn)象強烈,現(xiàn)場停止作業(yè),進行高強度卸壓解危處理。對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔,呈三花布置,鉆孔直徑不小于Φ120mm,間距不大于1.0m,鉆孔深度不小于15m。對迎頭后兩幫5m范圍內(nèi)各施工一個卸壓鉆孔,鉆孔直徑不小于Φ120mm,鉆孔深度不小于15m。經(jīng)煤粉監(jiān)測檢驗,沖擊危險消除后,方可組織生產(chǎn)。并保持超前卸壓保護帶不低于10m。

        2)高度危險區(qū)。迎頭施工2個超前卸壓鉆孔,鉆孔直徑不小于φ120mm,間距不大于1.0m,鉆孔深度不小于15m,并確保超前保護帶不低于10m。煤粉監(jiān)測指標(biāo)正常,現(xiàn)場動力現(xiàn)象強烈,板炮頻繁,對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔,呈三花布置,鉆孔直徑不小于φ120mm,間距不大于1.0m,鉆孔深度不小于15m。對迎頭后實體幫5m范圍內(nèi)各施工一個卸壓鉆孔,鉆孔直徑不小于φ120mm,鉆孔深度不小于15m。煤粉監(jiān)測指標(biāo)超限,動力現(xiàn)象強烈,現(xiàn)場停止作業(yè),進行高強度卸壓解危處理。對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔,呈三花布置,鉆孔直徑不小于φ120mm,間距不大于1.0m,鉆孔深度不小于15m。對迎頭后實體幫5m范圍內(nèi)各施工一個卸壓鉆孔,鉆孔直徑不小于φ120mm,鉆孔深度不小于15m。經(jīng)煤粉監(jiān)測檢驗,消除沖擊危險后,方可組織生產(chǎn)。并保持超前卸壓保護帶不低于10m。

        3.2 特殊情況下卸壓解危措施

        出現(xiàn)以下特殊情況,必須停止掘進,撤人到安全地點后,加強監(jiān)測,對高應(yīng)力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓施工后,必須進行煤粉檢校,確認沖擊危險解除后方可生產(chǎn)。

        當(dāng)檢測實際煤粉量達到或超過極限(危險)煤粉量;顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實際煤粉量30%;檢測過程中出現(xiàn)孔內(nèi)沖擊、卡鉆、煤炮等強烈動力效應(yīng);掘進期間打錨桿孔時出現(xiàn)卡鉆、頂鉆、小沖擊現(xiàn)象;掘進時附近頂板內(nèi)、兩幫內(nèi)或迎頭前方連續(xù)出現(xiàn)煤炮或小沖擊現(xiàn)象;有較大的煤層突出,煤壁突然外臌;出現(xiàn)煤壁有連續(xù)聲響、煤炮聲不斷、突然退錨、圍巖活動明顯加劇等現(xiàn)象時。幫部卸壓鉆孔距底板不小于1.2m,仰角8~10°(具體需參考煤層傾角),施工完成后孔口及時聯(lián)網(wǎng)。

        3.3 底煤處理措施

        1)施工參數(shù)及方法。底煤厚度探測采用煤粉釬具沿巷道走向每間隔10m施工1個探測孔,孔深施工至底板巖石,詳細記錄底煤厚度與導(dǎo)線點對應(yīng)位置,繪制電子版地質(zhì)剖面圖,巷道施工完成后報防沖專業(yè)和沖擊地壓監(jiān)控中心存檔,并于每天防沖例會匯報。由防沖例會分析確定對底煤厚度大于0.5m,走向長大于5m的巷道區(qū)段進行注水處理。施工完成經(jīng)安監(jiān)人員和現(xiàn)場跟班驗收后,詳細填寫在臺賬和現(xiàn)場動壓顯現(xiàn)記錄本上。

        2)施工鉆具。采用手持鉆機(ZQSJ-140/4.3)配φ76mm麻花鉆桿、φ89mm專用鉆頭施工底煤注水鉆孔,注水孔緊跟下分層。

        3)鉆孔參數(shù)。當(dāng)?shù)酌汉穸瘸^0.5m時,在巷道兩底角高于底板0.2m斜向下45°布置2排鉆孔,間距1.0m,孔徑Ф89mm,鉆孔垂直于煤層,孔深至底板巖石,施工完鉆孔后及時下直徑不小于75mm套管注水軟化底板,鉆孔采用靜壓注水自然滲透煤體,注水時間不少于24h;使用專用塑料封孔蓋封孔,外露在10~20mm之間。當(dāng)?shù)酌汉穸却笥?m時,幫部底煤注水孔間距縮小為0.8m,并且每個橫斷面以巷中為中心、孔間距1m,向前方傾斜與底板成45°布置三個底煤孔(受現(xiàn)場條件限制時,可適當(dāng)調(diào)整角度),斷面間距4.8m,鉆孔直徑不小于89mm,鉆至底板巖層,該孔一次性注水,不再下套管,使用編織袋封孔后與巷道底板整平。

        4 個體防護措施

        4.1 人員自身防護措施

        嚴禁摘掉安全帽;不得坐在巷道底板或物料上休息;不得在以下地點逗留:①巷道高度不夠處;②人行道安全間隙不夠處;③錨桿失錨或其它支護薄弱地點;④錨索正下方;⑤設(shè)備或物料附近;⑥靠近鐵質(zhì)管路處;⑦嚴禁在卸壓孔口處逗留;⑧每名下井人員必須熟悉作業(yè)規(guī)程規(guī)定的避災(zāi)路線;⑨下井人員必須熟悉沖擊地壓發(fā)生的征兆及應(yīng)急措施,發(fā)現(xiàn)異常立即撤出至安全地點。

        4.2 物料與設(shè)備固定管理

        1)施工區(qū)域內(nèi)的電纜、管線要懸掛固定牢靠。

        2)將巷道內(nèi)雜物清理干凈,保持退路暢通;備用材料要存放在距工作面150m以外的范圍內(nèi);必須存放的剛性材料,設(shè)備、管路、物品應(yīng)采取固定措施。需固定的材料采用40T鏈子拴好生根,長度不得超過9環(huán)。鏈環(huán)使用螺栓連接,不得使用開口環(huán)。拴在巷道底角錨桿上不能有余鏈,不能有開口環(huán)。長物料不少于2道固定點,超過2500mm的物料,必須使用3道固定點。高物料除底部固定外,中上部必須增加一道固定點。迎頭50m范圍內(nèi)使用膠質(zhì)軟管;工器具放置距迎頭50m以外。

        3)施工物料放在巷道底板底腳處,且碼放整齊;鉆具、鉆桿等工具不得懸掛、斜立在幫部。迎頭臨時物料必須采取固定措施。短小物料與機具必須入箱集中固定管理(進入迎頭所有能飛起傷人物體,不在員工手中拿著,就必須固定)。所有物料使用封閉式防沖專用架進行固定,封閉穿錨桿外漏不超1絲。三聯(lián)輥需在中間節(jié)兩端使用40T鏈子固定,油桶、潛水泵使用扁鐵加工專用卡子固定。

        4)防沖固定范圍內(nèi)的所有錨桿、錨索鐵絲固定到頂板或兩幫網(wǎng)上;鐵絲纏繞錨桿頭至少2圈,鐵絲兩側(cè)與網(wǎng)連接要緊密,不得有余量;出現(xiàn)銹蝕的及時更換。

        4.3 防沖限員管理規(guī)定

        高度危險區(qū)的掘進工作面,綜掘機切割期間,迎頭后150m范圍內(nèi),施工作業(yè)人數(shù)不得超過4人;劃分為一般危險區(qū)和中度危險區(qū)的掘進工作面,綜掘機切割期間,迎頭后50m范圍內(nèi),施工作業(yè)人數(shù)不得超過4人,50~150m范圍內(nèi)施工作業(yè)人數(shù)不得超過5人,站崗時必須避開底煤區(qū)域。

        4.4 交接班制度

        掘進工作面交接班應(yīng)以避免人員集中為原則。迎頭割煤時間小于1.0h,交接班位置距迎頭不得低于150m,迎頭150m范圍內(nèi)現(xiàn)場工作交接由班組長、驗收員組織。

        4.5 防沖監(jiān)測及卸壓機具配置

        煤粉監(jiān)測配ZQS-50/1.6S風(fēng)煤鉆配專用φ40mm套接麻花鉆桿25根、φ42mm鉆頭2個、彈簧秤(10kg)、孔深量具;卸壓施工配ZQSJ-140/4.3手持式鉆機1臺、φ89mm鉆頭2個、φ125mm鉆頭2個、φ76mm專用釬30根、孔深量具等。

        5 結(jié) 論

        本文對新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施進行了研究。從掘進施工防沖安全措施、監(jiān)測預(yù)報措施、卸壓解危措施以及個體防護措施等方面進行了詳細分析。其中,監(jiān)測預(yù)報措施主要包括動壓信息收集、礦壓觀測、煤粉監(jiān)測;卸壓解危措施主要包括迎頭及幫部卸壓措施、特殊情況下卸壓解危措施和底煤處理措施;個體防護措施主要包括人員自身防護措施、物料與設(shè)備固定管理、防沖限員管理規(guī)定、交接班制度和防沖監(jiān)測及卸壓機具配置。

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