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孟津礦11011膠帶運輸巷石門揭煤消除突出危險性研究

文檔作者：王偉華，魏風清文檔來源：河南理工大學		點擊數：	更新時間： 2022年08月31日
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總第136期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2011．O1．005
孟津礦1 1 0 1 1膠帶運輸巷石門揭煤
消除突出危險性研究
王偉華，魏風清
(河南理工大學安全科學與工程學院，河南焦作454000)
摘要：介紹了孟津煤礦11011膠帶運輸巷石門揭煤前，通過采用排放鉆孔、水力壓裂、水力沖孔、煤層預
抽的措施，有效的消除了二 煤層的突出危險性，使煤層中的相對瓦斯含量由執行措施前的6．42～
l3．93 m ／t降到了4．56～6．70 m。／t，確保了礦井的安全生產。
關鍵詞：石門揭煤；排放鉆孔；水力壓裂；水力沖孔；深孔松動爆破；瓦斯抽放
1
中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A 文章編號：1005—2798(2011)O1—0016—03
Mengjin Coal Mine 1 1 0 1 1 Tape Transp0rtati0n Cross
Cut Lane Outburst Elimination
W ANG Wei-hua，W EI Feng-qing
(Safety Science and Engtneering Institute of Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China)
Abstract：Introduced the tape transport Mengjin Coal 1 101 1 Cross Cut Lane，before emissions through the use of drilling，hydraulic
fracturing，hydraulic punching，Predrainaging of measures to effectively eliminate the two coal outburst l，SO that seam the implementa—
tion of measures by the relative gas content before 6．42 — 13．93 m ／t down to 4．56 ～ 6．70 m 。／t． to ensure the safety of the
mine production．
Keywords：CROSS cut；discharge hole；hydraulic fracturing；hydraulic flushing；deep hole blasting；gas drainage
巖石井巷(石門、豎井和斜井)發生的瓦斯動力
現象以突出為主，而且強度大，一般比煤巷高一個數
量級。我國發生的7O多次特大型突出中，約80％發
生在巖石井巷過程中，因此必須慎重對待、認真防
范¨ 。所有巖石井巷揭煤發生的突出中尤以石門揭
煤為重，其特點是石門工作面前方的煤體因巖柱的
隔離和阻擋，一般處于未卸壓和高瓦斯狀態中。因
此，有效的消除預揭煤層的突出危險性對于保障煤
礦的安全生產來說起到了極為重要的作用。本文介
紹了孟津煤礦通過采用一系列有效的消突措施，成
功的消除了煤層的突出危險性，實現了安全快速揭
煤
1 礦井概況
孟津煤礦現為義煤集團基建礦井，年設計生產
能力120萬t，服務年限43．1 a，位于河南省孟津縣
橫水鎮境內，東距孟津縣城15 km，南距新安縣城約
16
27 km，地理坐標為東經112。11 37”～112。19 26”，
北緯34。50 01”～34。54 36”。
礦井采用立井兩水平上下山開拓。主、副井口
位于元莊村西南、3804孔東南100 m左右處，主井
井口標高+438 m，井筒落底于一322 m 水平，井筒
深度760 m，主井采用水平上裝載。通風系統采用
中央并列式，即副井進風，中央風井回風。設計以二
個采區、一個綜采面、一個炮采面、一個瓦斯抽放面
保證礦井設計生產能力。
孟津礦曾于2006年7月29日掘進副井井底水
窩時，發生二 煤煤與瓦斯突出，突出煤巖828 t，累
計瓦斯涌出量8萬m 。
2 評價區概況
2．1 工程概況
孟津煤礦1 101 1工作面膠帶運輸巷設計長度
收稿日期：2010-09-28
作者簡介：王偉華(1983一)，男，河南焦作人，在讀碩士研究生，研究方向為瓦斯防治技術。
王偉華等：孟津礦11011膠帶運輸巷石門揭煤消除突出危險性研究 第2O卷第1期
1 650 m，施工方位角327。。揭煤后沿煤層底板掘
進，目前采用留底施工，停工處留底1．8 m，距二 煤
頂板3．2 m，設計巷道底板距離二，煤頂板1．4 m，預
計再向前掘進約15．3 m時將揭開二 煤層。沿巷道
方向煤層傾角為4。左右。11011工作面膠帶運輸巷
巖巷設計采用直墻半圓拱斷面，錨網支護，凈斷面
18 rn ，掘進斷面19．5 rn ，掘進高度4．700 m，寬度
4．640 m 。
2．2 煤層賦存條件及瓦斯情況
根據主、副井已揭煤情況分析，二 煤層呈黑色，
碎塊狀，以亮煤為主，含少量暗煤，含黃鐵礦結核，局
部夾薄層泥巖或炭質泥巖。二．煤層在副井的厚度
為4．2 m、在主井的厚度為13．5 m，存在煤層厚度在
短范圍內急劇變化的狀況。根據鉆孔探測得知，
11011膠帶運輸巷處煤層厚度為5．0 m，工作面的瓦
斯地質條件較復雜。根據臨近礦井新義煤礦的資
料，二 煤揮發分為12．89％ 一17．14％ ，平均
14．67％ ，煤層瓦斯含量在9．0～11．8 m ／t之問。
二 煤層△尸和．廠值范圍一般為：△P在10．30
左右 廠值在0．1～0．3，K值在70～142。在膠帶大
巷附近施工了2個測壓鉆孔，測定的瓦斯壓力為
2．3～3．1 MPa，同時在施工測壓鉆孑L過程中有卡鉆、
噴孑L等異常情況，說明二 煤層具備發生煤與瓦斯突
出的條件。
3 煤與瓦斯突出防治措施設計與施工
由于該石門揭煤工作面具有較強突出危險性，
孟津礦在揭煤之前此處施工3個水力壓裂孔進行壓
裂，壓裂后再施工154個釋放鉆孔，每個鉆孔采用水
力沖刷增透防突措施，最后再對這154個釋放鉆孔
進行聯管抽放，確保消除突出危險性；第二步采用導
硐放炮將煤揭開；第三步在煤層中繼續打超前釋放
孔并轉入煤巷掘進施工階段。
3．1 水力壓裂設計
根據現場施工條件，布置3個水力壓裂孔(見圖
1和表1)。控制范圍為正前30 m，巷幫15 m。
3．2 釋放鉆孔
水力壓裂結束以后，根據孟津礦井煤層特點，采
用均勻布置鉆孔釋放瓦斯，采用遠距離爆破放炮揭
開煤層。根據《防治煤與瓦斯突出規定》，石門揭煤
工作面防突措施應控制范圍為工作面前方30 ITI，留
底段15 m，巷道兩幫各12 m。根據孔底間距不大于
3．6 m要求，布置鉆孔11排9列(留底段為5排11
列)，共154個，鉆孔孔徑75 mm。自2009年6月1
Et開始施工，至2009年1O月5日共127 d，回風瓦
斯濃度為0．10％ 左右，迎頭配風量250 1TI ／min，則
這段時間釋放瓦斯量為：250 m ／min x 0．10％ ×
60 min×24 h X 127 d=45 720 m 。鉆孔設計見
圖2、圖3。
圖1 水力壓裂鉆孔布置
表1 水力壓裂鉆孔參數
圖2 排放鉆孑L布置剖面
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圖3 鉆孔布置平面
3．3 水力沖子L
釋放鉆孔施工完畢后，再對每一個鉆孔采用
Brw125／31．5型乳化液泵(最大流量125 lJmin，最
大壓力31．5 MPa，功率75 kW)連接鉆機進行水力沖
刷，水力沖刷時鉆頭反復進退直到沖不出煤為止。
3．4 深孔松動爆破
放炮采用專用炸藥，將炸藥藥卷裝入D47 mm
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王偉華等：孟津礦1101I膠帶運輸巷石門揭煤消除突出危險性研究 第20卷第l期
的專用封孔管(PVC管)內，每個孔裝5 kg的炸藥
(34個藥卷)，用第1個和第34個藥卷作為炮頭，藥
卷之問必須充填緊密，確保炸藥的起爆，封孔管外用
黃沙充填，封孔管未裝藥部分也先用黃沙充填，剩余
部分用黃泥封堵嚴實，黃泥封堵段長度不小于5 in。
共實施爆破鉆孔l2個。
3．5 煤層預抽
實施深孔松動爆破之后將原有的154個釋放孔
全部聯網抽放，抽放時間20 d，共抽放瓦斯
1．2萬m
4 消突評價與分析
4．1 評價指標
根據石門揭煤工作面防治煤與瓦斯突出效果評
價依據，揭煤工作面防突措施滿足以下j個指標_2』，
則認為該防突措施有效，揭煤工作面已無煤與瓦斯
突出危險性。
1) 瓦斯指標。煤層殘余瓦斯含量小于
8 m ／t。
2) 防突措施控制范圍。防治煤與瓦斯突出措
施制定合理，執行到位，至少控制巷道輪廓線外8 Ill。
3) 鉆孔布置均勻性。預抽鉆孔在控制范圍內
均勻布孑L，保證各方向上沒有空白帶。
4．2 評價結果
根據《煤礦瓦斯抽采基本指標》(AQ1026—
2006)第4．2條與第5條、《預抽回采工作面煤層瓦
斯防治煤與瓦斯突出措施效果評價方法》(MT／
T1037—2007)第7條的規定，1101 1膠帶運輸巷經
水力壓裂、鉆孑L排放、水力沖孔等后，按AQ1046—
2007的規定方法分別測定了該區域的殘余瓦斯含
量、可解吸瓦斯含量。在所測定的7個殘存瓦斯含
量中，有6個殘余瓦斯含量大于8 Ill ／t，分別為
12．96 131。／t
、 10．99 m ／t、l3．93 m ／t、11．49 m ／t、
11．99 1il。／t、9．24 In ／t；再執行深孔松動爆破和聯網
抽放后，在所測定的數據中，1、2、3、4、5號孔的殘存
瓦斯含量均小于8 Ill ／t，分別為6．5 Ill ／t、6．7 m ／t、
5．2 m ／t、6．06 m ／t、4．56 m ／t ，其△ ，分別為：
60、60、200、60、160、60，本次消突效果良好。
4．3 評價結果可靠性分析
1) 測點布置的代表性。在110l1膠帶運輸巷
過煤段輪廓線外8 Ill范圍內5個測點分層次均勻布
置，可以較好地代表該評價區域的突出危險性，測點
布置代表性強。
2) 瓦斯指標測定的規范性。在11011膠帶運
輸巷過煤段輪廓線外8 m范圍內5個測點瓦斯指標
的測定嚴格執行《煤礦瓦斯抽采基本指標》(AQ1026
— 2006)第5條、第4．2條和《預抽回采工作面煤層
瓦斯防治煤與瓦斯突出措施效果評價方法》(MT／
T1037—2007)第7條和《地勘時期煤層瓦斯含量測
定方法》(AQ1046—2007)的規定，測試結果可靠。
5 結論
1) 根據現場和實驗室測定，盂津煤礦l1011
膠帶運輸巷過煤段輪廓線外8 m范圍內在采取煤層
預抽、鉆孔排放、水力沖孔后，通過考察該區域的瓦
斯指標、鉆孑L布置的均勻性、措施控制范圍，表明預
抽瓦斯鉆孔控制范圍合理，鉆孑L布置均勻，沒有空白
帶；殘余瓦斯含量4．56～6．70 m ／t，小于8 m ／t。
因此該區域已經消除了突出危險性。
2) 在11011膠帶運輸巷揭煤前，必須按照《防
治煤與瓦斯突出規定》(2009)，《石門揭穿煤與瓦斯
突出煤層程序技術條件》(MT／T955—2005)、《煤礦
安全規程》(2006)的有關規定，編制石門揭煤防突
專門設計
參考文獻：
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社，1992：18O一185．
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社，2009．
[3] 河南師工大學，洛5}1忑津礦、I 有限公司．11011膠帶運
輸巷石¨ 揭煤工作而煤與瓦斯突出危險性評價[R_．
焦作：河南理工大學，2009．
[責任編輯：李月成]
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