大湾煤矿11_煤层掘进工作面深孔爆破治理瓦斯技术

大湾煤矿11#煤层掘进工作面深孔爆破治理瓦斯技术实施方案水城矿业（集团）有限责任公司大湾煤矿二OO七年二月1前言为了探索大湾煤矿11#煤层掘进工作面瓦斯灾害治理方法，降低11#煤层掘进过程中的突出危险，提高掘进工作面单进，利用深孔爆破技术在11#煤层掘进工作面前方煤体内进行爆破，改变煤体原始应力分布，增大煤层的透气性，使煤层内赋存的大量吸附瓦斯变为游离瓦斯，让煤体瓦斯得以快速释放，再辅助以抽放措施，从而达到治理瓦斯的目的。为此，需要在大湾煤矿井下11#煤层掘进工作面进行深孔爆破治理瓦斯技术试验研究，由于该项目还处于试验阶段，试验过程中难免存在突出危险以及有悖于部分管理规定的部分条款，特制定出如下实施方案及安全技术措施。1．矿井通风瓦斯情况大湾煤矿设计生产能力为90万t/a，矿井通风方式为分区抽出式，2005年对通风系统进行了改造，改造后矿井主要通风机型号为BDK54-8-No.30，电机功率为2×560Kw，根据2005年瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为86.08m3/min，相对瓦斯涌出量为40.71m3/t，至2006年12月为止矿井已发生17次煤与瓦斯突出及多次瓦斯动力现象，属于煤与瓦斯突出矿井。根据矿井设计说明书中的推算，各煤层一水平平均瓦斯含量为11.82m3/t，瓦斯压力为2.077Mpa。2．主要研究内容大湾矿11#煤层掘进工作面预抽瓦斯防突技术研究。包括掘进工作面深孔爆破钻孔布置和爆破参数、掘进工作面深孔爆破后预抽防突效果。3．试验研究地点的选择结合大湾煤矿的开拓部署情况，经与矿相关人员研究，决定首先在11#煤层的111101机巷掘进工作面进行试验研究，然后根据在2111101机巷的试验效果逐步在11103机巷、111108机巷应力集中区、111108切眼以及其它有突出危险的掘进工作面进行推广使用。4．111101机巷的瓦斯地质情况111101机巷掘进工程量约为270m，巷道掘进方位为25゜。该工作面位于大湾煤矿一采区西翼，P6勘探线西侧，工作面对应地表为木矿轻便铁路（距工作面最近平距19m）和木冲沟小河（距工作面最近平距34m），该工作面上部有两座民房，距工作面平距20m，需要搬迁，111101机巷对应上部2#煤层没有开采，111101机巷全部处于未解放范围，处于一采区向斜轴部，煤层较厚，又有FB22号正断层斜交，瓦斯涌出量大。5．基本参数测定方法在111101掘进工作面迎头用ZYG-150型钻机，直径为65mm的钻头施工炮眼，试验分9个循环进行，第1、2循环每次施工一个炮眼，第3、4循环每次施工两个炮眼，第5、6循环每次施工三个炮眼，第7、8、9循环根据前面的试验效果对效果较好的循环进行验证，并根据实际情况适当调整爆破参数。每循环爆破前，在巷道两帮分别布置3~5个参数测试钻孔，钻孔终孔位置在爆破炮眼前方10m范围以外，运用测试钻孔现场实测爆破前后瓦斯抽放参数，在现场参数测定的基础上，通过分析、考察得出防突校果。5.1基本参数测定①参数测试钻孔布置设计（祥见111101机巷超前预抽钻孔设计图）钻孔参数：钻孔开孔直径为108mm，钻进5m后换成直径为65mm的钻头施工到位。钻孔施工：钻孔施工应严格按设计钻孔参数进行，并保证钻孔平直、孔形完整，施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔在煤层中的长度，以及钻孔开孔时间及结束时间。打钻前要制定专门打钻安全技术措施，现场必须悬挂钻孔施工图，井上、下必须有原始记3录本。各孔严格按表1所示格式详细记录钻孔参数。表1测试钻孔施工参数记录表钻场号钻孔号钻孔参数施工时间（月日时）方位(度)倾角(度)孔深(m)开孔终孔封孔封孔：提高封孔质量是确保钻孔准确测定煤层瓦斯参数的重要因素。为了提高封孔质量，确定采用注浆泵进行注浆封孔，并不小于5m。封孔管可用Φ50mm铁管连接而成，前端的第一根铁管在管壁上钻一定数量的小眼，并用铁网包裹，将管的前端头塞住，以免送入钻孔时进入杂物，堵塞铁管。水泥浆应添加一定比例的膨胀剂，以免凝固后产生裂缝。根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量。在按一定比例配制好封孔水泥浆后，用注浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内。注浆泵的能力应能使水泥浆达到要求的深度。钻孔施工完后，应及时进行钻孔封孔工作。每个钻孔必须使用闸阀控制，并且每个钻孔安装孔板流量计。②参数测定各钻孔在封孔后每天观测和记录参数一次。每次深孔爆破完24小时内每隔2小时测定一次钻孔参数，深孔爆破完24小时以后每天测定一次钻孔参数。每次爆破前施工炮眼时进行一次防突效果检验，爆破完以后进行一次防突效果检验（附爆破后防突效果检验孔布置4图）。1第1、2循环爆破后效果检验孔布置图111213说明：1为炮眼；11、12、13为效果检验孔。21111213说明：1、2为炮眼；11、12、13为效果检验孔。第3、4循环爆破后效果检验孔布置图55.2试验设备和材料准备为了使掘进工作面深孔爆破后基本参数测定工作能够顺利进行，需要事先准备好试验所需的材料和设备。测试钻孔施工和基本参数测定试验所需的设备、装置及工具见表2所示。表2参数测定试验所需的设备、装置及工具一览表序号材料名称规格型号单位数量备注1钻机ZYG-150台12钻杆Φ65mmm503钻头φ108、φ65个6各3个4管子钳36英寸把25孔板流量计Φ50mm套106罗盘个17闸阀Φ50mm个808短节Φ50mm，长0.5m跟809扳手把2123111213说明：1、2、3为炮眼；11、12、13为效果检验孔。第5、6循环爆破后效果检验孔布置图6其它所需材料根据实际实际情况配备。6．深孔爆破炮眼布置及参数6.1炮眼布置及参数（详见附图和附表）循环数眼号眼深方位倾角装药量封泥长度备注1130m25゜11゜4.5kg2m正向装药2130m25゜11゜6kg2m正向装药3130m25゜11゜4.5kg2m正向装药230m25゜11゜4.5kg2m正向装药4130m25゜11゜6kg2m正向装药230m25゜11゜6kg2m正向装药5130m25゜11゜4.5kg2m正向装药230m25゜11゜4.5kg2m正向装药330m25゜11゜4.5kg2m正向装药6130m25゜11゜6kg2m正向装药230m25゜11゜6kg2m正向装药330m25゜11゜6kg2m正向装药7待定待定25゜11゜待定2m正向装药8待定待定25゜11゜待定2m正向装药9待定待定25゜11゜待定2m正向装药炮眼布置完装药、连线后必须对炮眼用水泥浆进行封孔，封孔管选用直径Ф25mm的双抗塑料管，封孔深度不小于3m，封孔时把放7炮线用4分胶套管保护好，胶管用木塞或黄泥封堵，减少漏气。1第1、2循环炮眼布置图2第3、4循环炮眼布置图18表3深孔爆破所需的设备、材料及工具一览表序号材料名称规格型号单位数量备注1炸药长1mkg150特制炸药2双抗塑料管Ф25mm，长4m根253胶套管4分，长4m根254木槽5其它所需材料根据实际实际情况配备。7．深孔爆破防突试验7.1深孔爆破前后抽放计量分别在深孔爆破前后选择的几个单孔抽放量等抽放参数进行准确计量，考察不同抽放间距的钻孔抽放量随着时间的变化，确定深孔爆破后预定抽放范围内达到防突目的的合理间距。具体是：每循环选1第5、6循环炮眼布置图2393~5个钻孔进行单孔计量；分别采用2寸孔板进行测量，考察不同钻孔参数的抽放流量、负压、压差、瓦斯浓度等参数，并有闸门控制。7.2防突效果检验参数考察在111101机巷施工爆破孔时，每施工2m对K1值进行一次测定，爆破后再次进行防突效果检验，效果检验孔检验总深度不小于40m，根据测定的K1值的变化情况，结合测试钻孔的其它参数合理推算出深孔爆破后合理的防突保护范围。在采用以上试验完成后，再进行掘进工作面正常爆破与深孔爆破同时起爆试验，，再按照上述试验方法进行效果考察。8．试验研究安全技术措施8.1成立试验研究领导小组组长：马安雄副组长：徐廷奎、姚建平、罗大贤、沈中标、浦峰、崔建成员：张家文、孙华云、马其祥、陈文鸿、肖成忠、邓武亮、梁涛、冯会杰、相关单位管理人员8.2严格执行安全防护措施①建立压风自救系统压风自救系统安设在压缩空气管路上，并在巷道中每隔50m各设一组压风自救系统，其中在距迎头25~40m的巷道内必须设置一组压风自救系统，另外在起爆点位置安设一组压风自救系统，每组压风自救系统至少供5～8个人使用，压缩空气供给量每人不得小于0.1m3/min。②携带自救器所有入井人员必须配带自救器，并熟知自救器的使用方法。③远距离放炮坚持“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。每次放炮前掘进工作面10及其回风系统必须停电撤人，并在与回风系统相通的巷道设置警戒，起爆点设在1＃岗位置。放炮前，瓦检员检查工作面及回风流中瓦斯浓度并汇报矿调度室和通风值班室，由通风值班室通知监测中心室当班值班员观察监测屏幕上瓦斯变化情况，监测中心室当班值班员做好记录。监测中心室当班值班员要随时观察爆破后瓦斯情况，如爆破后瓦斯浓度异常，监测中心当班值班员立即打电话通知通风工区值班室，通风工区值班员汇报通风工区值班干部，值班干部接到通知后，立即汇报试验研究领导小组，试验研究领导小组组织人员察看现场，分析原因，采取措施，进行处理。放炮时撤人、设岗及停电（见通风系统及放炮设岗示意图）。1＃岗(兼起爆点)位置：专用回风平巷西端，职责：阻止人员东行风门进入专用回风平巷；2＃岗位置：11W07集运巷与1547专用回风巷交叉口位置，职责：阻止人员进入1547专用回风巷；3＃岗位置：11E11#层（1#）联络巷风门外（靠11E11#层集中轨巷侧），职责：阻止人员通过风门进入11E11#层集中轨巷；4＃岗位置：11E底车场风门外，职责：阻止人员进入11E回风斜巷；5＃岗位置：11E上车场，职责：阻止人向下进入11E回风斜巷。停电范围：111101机巷、111101轨巷、111101腰巷、专用回风平巷、11E11#层集中轨巷、专用回风绕道、11E回风斜巷、11E上车场绞车、1547专用回风巷、专用回风上山、总回风上山。撤岗送电。爆破30min后，当班瓦检员通过监控分站显示屏察看瓦斯浓度，只有监测分站显示屏显示瓦斯浓度不超过规定时，当班瓦检员、当班班排长、安检员进入工作面检查瓦斯浓度经瓦检员检查，掘进工作面回风流中瓦斯浓度小于0.8％时，瓦检员汇报矿调度室和通风值班室，调度室通知现场安检员撤岗，但不能恢复掘进工作面送电，每次松动爆破后，工作面4小时内不准作业。11④建立完善防突正反向风门及防逆流设施每次放炮前，由掘进工区当班班排长负责用沙袋堵上专用回风平巷正反向防突风门的水沟，并且检查机车修理库防逆流挡板完好情况以及专用回风平巷正反向风门的关闭情况，由当班瓦检员负责监督检查。⑤局部通风管理风机必须实现双风机、双电源，局扇必须实行“三专两闭锁”，风袋必须吊挂平直，无破口、无漏风；局部通风机必须安排专人管理，不得随意改动风机变频频率，不得出现无计划停风，有计划停风必须有专项通风安全措施。风机位置悬挂管理牌板，牌板内容齐全，数据准确，吊挂整齐。⑥监测监控：T1安设于距迎头不大于5m处，T1报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%，复电浓度0.8%；T2安设于距111101轨巷10~15m的111101腰巷内，T2报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度0.8%；T3安设于111101腰巷与111101轨巷风流汇合后10~15m位置，T3报警浓度≥1.2%。8.3作业人员掌握煤与瓦斯突出预兆的基本知识有声预兆：响煤炮。有的像炒豆似的噼噼啪啪声，有的像鞭炮声，有的像机关枪连射声，有的像跑车一样的闷声、沙沙声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。发生突出前，因压力突然增大，支架会出现嘎嘎响，煤岩壁会开裂，打钻时会喷煤、喷瓦斯等。无声预兆：瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大，空气气味异常、闷人，有时变热。在煤层结构构造方面的表现为：煤层层里紊乱，煤变软、变暗淡、无光泽、煤层干燥，煤层受挤压、褶曲变粉碎，厚度变大、倾角变陡。在地压方面表现为：压力增大，使支架变形，煤壁外鼓、片