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1、 安徽神源煤化工有限公司邹庄煤矿主井揭煤防突 技 术 方 案中 国 矿 业 大 学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心2010年02月目 录1 矿井概况12 主井探煤情况23 主井揭煤方案33.1距煤层法距不小于10m的安全技术措施33.2距煤层法距不小于7m的安全技术措施43.3距煤层法距不小于5m的安全技术措施73.4距煤层法距不小于1.52m的安全技术措施94 抽放钻孔施工注意事项105 建议111 矿井概况邹庄矿井位于“两淮”煤炭基地的淮北煤田南部中段之宿县矿区西南部的双堆小区。行政区划隶属淮北市濉溪县，但距离宿州市较近，井田中心距宿州市约25km。矿井位于宿县矿区的西部，西部靠近临涣矿区。邹
2、庄井田的煤炭勘探工作已完成，井田探矿权面积39.90km2，煤种为气煤和1/3焦煤，资源可靠。矿井具备铁路、公路运输条件，区域电源充沛，供水水源丰富，矿井建设的外部条件优越。邹庄矿设计生产能力为2.4Mt/a的大型矿井。采用立井开拓方式，共布置三个井筒，主井、副井、风井各一个。设计第一水平标高-720m，井底车场巷道和硐室全部位于32煤层底板砂岩中。第二水平标高暂定为-950m。井筒表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通法施工。井田内主要含煤地层为二叠系的上、下石盒子组和山西组，区内揭露地层总厚约974.20m。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等十个煤（层）组，含煤30余层，
3、含煤平均总厚为23.39m,含煤系数为2.39%。其中可采煤层7层，为32、51、52、62、72、82和10煤层，可采煤层平均总厚13.87m，占煤层总厚的59.30%。其中32、62、72、82为主要可采煤层，51、52、10为次要可采煤层,主要可采煤层平均总厚11.69m，占可采煤层平均总厚的84.30%。32煤全区可采，72煤除岩浆岩侵蚀区外全区可采，51、52、62、82煤为大部可采，10煤为局部可采。1、2、4、11煤组煤层不稳定，变化大，易相变为炭质泥岩或尖灭，煤层难以对比，为不可采煤层。邹庄矿主井净直径5.0m，井筒深度为798.2m，井口坐标为X=3703685.000，Y=
4、39487995.000。据井检孔提供的资料，在井筒垂深768.91789.69m处为中组煤。2 主井探煤情况根据主井井检孔的探煤资料，主井在掘进的过程中将依次揭穿1煤、2煤（包括21煤、22煤，中间有夹矸）、32煤（包括321煤、322煤、323煤、324煤,中间有夹矸），具体的煤层参数如图2-1及表2-1所示。1煤，厚度0.85m83.2m4.1m22煤，厚度0.4m21煤，厚度0.65m136.3m32煤，厚度3.77m图2-1 主井煤层参数示意图表2-1 主井各煤层顶底板岩性煤层埋深厚度顶板底板备注1煤442.2m0.85m细砂岩泥炭21煤530.75m0.65m泥炭泥炭22煤534.
5、85m0.4m泥炭泥炭32煤653.46m3.77m泥炭泥炭含夹矸3 主井揭煤方案2009年8月1日实施的防治煤与瓦斯突出规定对井筒揭煤作业提出了明确的要求，下面以邹庄煤矿主井揭1煤层揭煤工艺来说明具体的井筒揭煤的工艺流程。3.1距煤层法距不小于10m的安全技术措施3.1.1前探钻孔布置在该位置施工前探钻孔，它有两个作用，一是用来探明煤层赋存和地质构造情况；二是用来预测煤层突出危险性和取煤样进行突出指标的测定。严格按照揭煤措施进行探煤工作，并保证前探钻孔质量，准确控制煤层层位，防止误揭煤层，若发现断层、褶曲或煤岩层产状异常等，必须增加控制钻孔数量。详细记录每一钻孔实际施工过程中的数据，并对探煤
6、情况对控制范围进行反算，保证探煤孔终孔位于煤层底板0.5m处，见煤点距井筒轮廓线外10m。若施工中存在其他因素影响需调整好开孔位置时，应根据实际开孔情况对钻孔参数进行修正。前探钻孔布置图示意如图3-1所示。图3-1 探煤钻孔布置图3.1.2取样测试及测压工作1）取样测试工作施工前探钻孔同时收集煤样，送实验室进行瓦斯放散初速度值（P）、煤的坚固性系数（f）分析等突出参数的测定。2）测压工作为了保证揭煤安全，在井筒掘进过程中，将前探钻孔封孔测压，待瓦斯压力稳定后，根据所测压力结合及测定的其他煤层瓦斯参数对煤层突出危险性大小进行区域预测。3.2距煤层法距不小于7m的安全技术措施根据在距煤层法距不小于
7、10m处对煤层瓦斯压力及其他突出参数的测定结果，对煤层突出危险性进行区域预测。在距煤层法距不小于7m时，根据区域预测的结果，对煤层采取相应的安全技术措施。3.2.1煤层有突出危险性时的安全技术措施当区域预测煤层有突出危险性时，在距离煤层法距不小于7m处采取区域”四位一体”的综合防突措施。3.2.1.1抽放钻孔的设计根据防治煤与瓦斯突出规定和煤矿瓦斯抽采基本指标及安徽省煤矿瓦斯治理规定的相关规定，中3煤层抽放钻孔共设计6圈。第1圈抽放钻孔从井帮距底0.5m（荒径）处开孔，控制井筒轮廓线外10m范围内的主井1煤层，共36个，钻孔终孔间距3m左右；第2圈抽放钻孔从距井角（荒径）0.5m处开孔，控制井
8、筒轮廓线外7.5m范围内的1煤层，共29个，钻孔终孔间距3m左右；第3圈抽放钻孔从距井角（荒径）1m处开孔，控制井筒轮廓线外5m范围内的1煤层，共22个，钻孔终孔间距3m左右；第4圈抽放钻孔从距井角（荒径）1.5m处开孔，控制井筒轮廓线外2.5m范围内的1煤层，共16个，钻孔终孔间距3m左右；第5圈抽放钻孔从距井角（荒径）2m处开孔，控制井筒轮廓线外0.5m范围内的1煤层，共9个，钻孔终孔间距3m左右。第6圈抽放钻孔从距井角（荒径）2.5m处开孔，控制井筒范围内的1煤层，共3个，钻孔终孔间距3m左右。当1煤层较软时，为加强煤层支护，保证揭煤过程中的安全，抽放结束后，可以在第3圈抽放钻孔中插入直
9、径不小于50mm的钢管，加固煤体，钢管应穿过煤层进入底板不小于0.5m，同时向钻孔内注入水泥或玛丽散等材料，待其凝固后以起到加固煤体的左右。（a）抽放钻孔剖面图及预想孔底图（）抽放钻孔开孔图图3-2 1煤层抽放钻孔布置图3.2.1.2区域效果检验瓦斯经过一段时间的抽放后，煤层消除突出危险性的条件为（瓦斯抽放区域）：（1）煤层残余瓦斯压力P0.74MPa（表压）；（2）煤层残余瓦斯含量W8m3/t。当指标超过临界值时，必须采取补充措施，直至消除突出危险性，每施工一个循环均必须进行区域效果检验。经过区域效果检验有效后，在采取保障型措施的前提下，正常掘进至煤层法距不小于5m处。3.2.2煤层无突出危
10、险性时的安全技术措施当区域预测煤层无突出危险性时，为保证揭煤作业的安全，在距离煤层法距不小于7m处施工少量的排放钻孔，排放钻孔控制井筒轮廓线外58m，钻孔的终孔间距不大于3m，排放钻孔施工完成后，经过一定的排放时间后，在采取保障型措施的前提下，正常掘进至煤层法距不小于5m处。3.3距煤层法距不小于5m的安全技术措施当在距离煤层法距不小于7m时，采取区域防突措施，区域消除煤层突出危险性后或者煤层本身就处于无突出危险区时，正常掘进至煤层法距不小于5m处，采取局部”四位一体”的局部防突措施。3.3.1工作面突出危险性预测根据区域防突措施实际施工的钻孔参数，绘制出钻孔的终孔位置图，在钻孔施工的空白带及
11、钻孔控制的煤体的边缘采用综合指标和钻屑解吸指标或其他经试验证实有效的方法进行对工作面突出危险性预测。综合指标D与K法充分考虑了煤层开采深度、瓦斯压力和煤的物理力学特性对煤与瓦斯突出的影响，其计算公式如下： （3-1） （3-2）式中 煤层突出危险性综合指标；煤层突出危险性综合指标；开采深度，m；煤层瓦斯压力，MPa；软分层煤的瓦斯放散初速度指标；软分层煤的平均坚固性系数。根据防治煤与瓦斯突出规定，判断煤与瓦斯突出危险性的综合指标临界值可参考表3-1。表3-1 综合指标D、K参考临界值煤层突出危险性综合指标煤层突出危险性综合指标0.25无烟煤其他煤种2015当测定的综合指标D、K都小于临界值时，
12、或者指标K小于临界值且式3-1中两括号内的计算值都为负值时，若未发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。采用钻屑解吸指标对揭煤工作面的突出危险性进行预测，钻屑瓦斯解吸指标的突出临界值，应根据实测数据确定，如无实测数据，可参考表3-2中所列的指标值预测突出危险性。表3-2 钻屑指标法预测揭煤工作面突出危险性的临界值表钻屑解吸指标临界值h2（Pa）K1（mL/g min-1/2）干煤2000.5湿煤1600.4选用表3-2中任一指标进行预测时，当指标超过临界值时，该工作面预测为突出危险工作面；反之为无突出危险工作面。3.3.2工作面有突出危险性时的安全技术措施当
13、工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时，必须采取或补充工作面防突措施，直到经措施效果检验为无突出危险工作面。在采取工作面防突措施时，钻孔直径一般为75120mm。立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距应根据实际考察情况确定。当防突措施施工结束后，经过一段时间的抽排后，根据实际施工的抽排钻孔参数，结合区域防突措施施工的钻孔参数，绘制出钻孔的终孔位置图，对抽排钻孔的空白带及抽排钻孔控制范围内的煤体施工效果检验钻孔，利用钻屑解吸指标、综合指标对工作面的突出危险性进行效
14、果检验。当指标超过临界值时，必须采取补充措施，直至消除突出危险性。待工作面消除突出危险性后，利用加固材料固化煤体、施工金属骨架，然后正常掘进至不小于煤层法距1.52m处。3.3.3工作面无突出危险性时的安全技术措施当工作面预测为无突出危险工作面时，在采取加固材料固化煤体、施工金属骨架的前提下，正常掘进至不小于煤层法距1.52m处。3.4距煤层法距不小于1.52m的安全技术措施当井筒施工至距煤层法距不小于1.52m时，经效检工作面无突出危险性后，采用远距离放炮一次全断面揭穿或揭开煤层。若不能一次揭穿煤层，在剩余部分施工时，要严格按照局部“四位一体”防突措施施工，直至穿透煤层底板距煤层法距5m以上
15、。揭开煤层后，要及时加强支护，防止井壁出现片帮。4 抽放钻孔施工注意事项1）采用液压钻机施工。抽放钻孔先施工第一圈，其后施工第二圈，依次向里施工。2）钻孔施工过程中，若出现废孔，在该孔附近必须补打钻孔，防止出现盲区；3）每打过一个钻孔，必须及时反算上图，核实实际终孔位置，标注清晰，并根据具体情况对以后钻孔施工进行调整，对出现钻孔稀疏的地方进行补打钻孔，保证保护范围在设计范围内；4）钻孔施工完毕后须用压风将孔内的水、煤渣冲出，防止孔内水和钻屑堵塞钻孔，阻碍瓦斯抽放；及时封孔连接抽放管路进行抽放，抽放一段时间后，根据抽放情况，决定是否重新扫孔，用压风将孔内水和钻屑扫除，然后进行抽放。这样不断地扫孔
16、抽放，有效避免了钻孔水和钻屑煤粉对抽放的影响，加速瓦斯抽放。5）如果钻孔施工过程中遇到喷孔、瓦斯涌出异常等现象，应立即停止施工，及时上报有关部门。6）加强地质勘探工作，地测部门要及时绘制地质剖面图，对井筒内构造进行提早探明。5 建议井筒揭穿突出危险性较大的煤层不仅是危险的工作，而且涉及的工艺复杂、要求高，应将其作为一项艰巨的系统工程来对待。为此，在组织管理和具体实施上制定了一系列严密、可靠的保障措施，主要表现在以下方面：1）设置以矿和工程处总工程师为首、技术和生产部门一把手参加的井筒揭煤工作领导小组，全面保障包括技术指导和监督、人员组织和配备、措施设计与井下施工、材料供应等各个环节中的实施力度、工程质量和完成效果检验等。2）所有防突措施必须有专门设计，如果在施工过程中需要对原由设计进行变动修改，需报矿总工程师批准。所有防突措施施工结束后，进行防突效果检验，检验孔不少于4个，且要有专门的设计；经措施效果检验有效后，方可恢复施工。3）利用远距离放炮揭开煤层，放炮必须有专门的设计和措施，并经矿总工程师批准后报集团公司备案。4）揭煤前需探清揭煤点附近煤岩体的地质构造、煤的赋存等情况，防止误揭煤层，保证井筒揭煤的绝对安全。
