高瓦斯矿井立井井筒揭煤技术

梁涛

(中煤五建第31工程处,河北邯郸 056003)

高瓦斯矿井立井井筒揭煤技术

梁涛

(中煤五建第31工程处,河北邯郸 056003)

本文根据新建矿井井筒施工期间,揭露高瓦斯煤层或煤与瓦斯突出煤层之前,应编制探煤、揭煤设计,明确煤与瓦斯突出危险性预测及揭煤方案和防治工作。

高瓦斯 探煤 揭煤

瓦斯是煤矿的主要危害之一，对瓦斯的防治实际上是贯穿于煤矿建设和生产的全部过程。高瓦斯生产矿井在与瓦斯的长期斗争中，形成了一整套瓦斯防治措施，积累了丰富的实践经验。本文以陕西彬长文家坡高瓦斯矿井主立井揭煤为例，给同行们交流高瓦斯矿井井筒揭煤的施工技术。

1 工程概况

文家坡矿井矿址位于陕西省彬县，东南距西安150km，西北距长武县40km。采用立井开拓，工业场地内布置有主、副、风三个立井井筒。主井井筒井口设计标高+11 89.4 50m，井筒中心坐标：X=3888110.000m，Y=36509710.000m，井筒净直径Ф6.5m，净断面33.18m2，井筒深度709.907m。

2 煤层赋存情况及瓦斯情况

(1)煤层位置根据矿方提供的邻井地质资料所示，井筒基岩段在井深633.80m～634.30m处揭露一层厚约0.50m煤层；在井深634.40m～635.60m处揭露一层厚约1.20m的煤层；在井深648.04m～648.69m处揭露一层厚约0.65m的煤层；在井深649.49m～649.84m处揭露一层厚约0.35m煤层。(2)煤层赋存情况。由于该段(井深633.80m-649.84m处)煤层赋存情况在原矿方提供的地质资料上与实际地质构造不符，邻井施工至该段时，无意中揭露该段煤层，因此调整编写依据为：1)副井施工中的原始地质资料积累；2)矿供地质资料649.75m-650.30m揭露3煤井检孔资料为参考。(3)瓦斯情况，参照3煤1号井检孔资料：1号井检孔在3号煤层采集了1个煤层瓦斯样，瓦斯含量甲烷0.26毫升/克燃，鉴于勘探阶段采样手段的限制，仅以钻孔瓦斯资料尚难准确评价未来矿井中瓦斯含量及等级，勘探阶段测得3煤最高瓦斯含量为0.29毫升/克燃。该煤层煤尘有爆炸性危险，爆炸性指数均大于10%。因此矿井瓦斯等级定性为高瓦斯矿井。

3 施工准备及顺序

准备好探煤的ZM-120Ⅱ型潜孔钻机；井筒内安装和调试好瓦斯监测系统；检修好日常检查瓦斯的光干式瓦斯检查仪、便携式瓦检仪和风表；准备好揭煤前用的孔口管、阀门、瓦斯压力表和流量计等。(1)掘进→工作面距煤顶板法距10m(即施工至井深-624m时) →打两个探煤孔→确定煤层产状及赋存情况→施工至距煤顶板法距5m(即井深-629m)→突出危险性预测→确认煤层有突出危险性→施工至距煤顶板法距3m(即井深-631m)→释放瓦斯→效果检验有效→放震动炮揭开该段煤层。(2)掘进→工作面距煤顶板法距10m →打两个探煤孔→确定煤层产状及赋存情况→施工至距煤顶板法距5m→突出危险性预测→确认煤层无突出危险性→施工至距煤顶板法距2m→放震动炮揭开煤层。

4 探煤施工

4.1 钻孔机具

(1)ZM-120II型潜孔钻机一台；(2)钻杆：φ50mm；(3)钻头：φ 130mm，φ90mm；(4)孔口管：φ108×2500mm无逢钢管，其一端焊接法兰盘，另准备一套带三通接头φ4′阀门的法兰盖。

4.2 钻孔施工

井筒工作面施工至距煤层顶板10m(即井深-620m)时的施工方法，超前钻孔设计个数：2个；钻孔深度、钻孔位置：钻孔深度以进入层500mm为宜。孔口管：φ108×2500mm无缝钢管其一端焊接法兰盘。(1)钻孔工作台组装：井筒施工至井深624m，进行永久支护和必要的临时支护，并将工作面尽可能的找平以便利于探煤施工，然后在工作面搭设钻机平台，钻孔施工在井下工作台上进行。工作台利用Φ 108mm钢管焊制成高度1.5m，长3m，宽2.5m框架，在井下组装后铺上3mm防滑钢板形成。用5吨葫芦将钻机固定于工作面预先安装的树脂锚杆上。(2)孔口管安装：首先用φ130mm钻头施工2m深的钻孔，钻孔清理干净后灌满1：1水泥砂浆然后在钻孔中固定φ108mm的孔口管，凝固24小时后用φ90mm的钻头在孔口管中向岩层施工钻孔探煤。(3)钻孔施工：钻孔施工是严格安钻机操作规程进行操作，同时精确测定钻孔深度，并作好记录，确定煤层产状及赋存情况，还要注意探孔施工过程中观测有无顶钻、喷孔现象，直至钻孔施工到设计深度。(4)封孔：1)钻孔施工到设计深度后，首先要清理钻孔，用压风将钻孔内的岩粉等尽可能的吹干净，然后拔出钻杆用1：1水泥砂浆封孔。瓦斯的压力临界值：0.6Mpa。测定方法：采用封孔测压法，将带有1Mpa压力表的孔口管压盖连接到孔口管上，详细记录压力上升与时间的关系，直到压力稳定为止。稳定后的压力即为煤层瓦斯压力。具体操作如下：压力观测方法：①瓦斯压力表装好后，指派专人记录数据，记录频率按照瓦斯压力表示数上升速度来定，初期一般变化0.1MPa即记录一次，待瓦斯压力上升的速度稳定后，一般1小时记录一次即可；②记录内容分别为日期时间、瓦斯压力表数据；③当瓦斯压力稳定不动24小时后，观测过程结束。2)瓦斯的涌出速度临界值：4L/min。测定方法：在孔口管压盖连接一瓦斯流量计，孔口管的封堵同测压力相同，取流量计最大值为瓦斯涌出流量。3)动力现象：打钻时卡钻、顶钻、喷煤、煤粉喷出量和瓦斯；经测定以上三项指标均不超过临界值，可确定煤层为无瓦斯突出危险性煤层，施工至煤层顶板法线距离2m位置，按揭露煤施工方法进行施工。

5 揭煤施工

在预测为无突出危险或经防突措施效果检验后，突出危险消除后，采用震动爆破措施解开煤层。

5.1 爆破工艺

揭煤采用放震动炮的方法一次揭露煤层。(1)爆破材料：1)爆破采用三级煤矿许用炸药，规格φ50×500mm；2)爆采用铜质脚线毫秒延期电雷管1～5段，总延期时间不超过130ms，不允许隔段使用。(2)装药结构采用正向连续装药，掏槽眼为直眼掏槽。

5.2 爆破后支护

在放炮出矸后，必须及时进行围岩支护工作，过煤层的技术原则是使煤层暴露时间短，避免延期突出的危险，采用锚网、架井圈方法封闭煤层，掘进够一个段高后，立即进行砌壁作业。(1)震动放炮前和放炮后，根据现场情况对工作面充分洒水，杜绝煤干燥，出矸后，立即分段打锚杆，挂金属网片，架井圈快速封闭煤层，够一段高后，立即进行砌壁。(2)震动爆破揭开煤层，出矸暴露井帮0.5m时，在井壁上打锚杆，分段分片挂金属网片，够1m高时立即进行加固封闭煤层。(3)当煤层较松软时，可以进行直接人工装吊桶，运出井筒，如较硬，采用松动爆破法掘进，松动爆破仍按照远距离震动爆破的规定执行。(4)锚杆规格为φ45×1800mm管缝式锚杆，间排据800×800mm，金属网规格为φ6mm盘圆制成，每块1000×2000mm，网格100×100mm，因煤层松软掘进半径增大，临时支护厚度不计入井壁厚度。(5)上述支护采用短段掘砌，直至施工到煤层底板2.0m，揭煤层工作即结束。