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岩巷掘进工作面瓦斯治理技术在演马庄矿的应用

  • 投稿Sun1
  • 更新时间2015-09-16
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郭嘉 GUO Jia

(河南焦煤能源有限公司演马庄矿,焦作 454150)要: 演马庄矿27112上回风联络巷掘进至接近27131回采工作面(下段)采空区时,巷道围岩破碎,裂隙明显,27131回采工作面(下段)采空区瓦斯通过裂隙涌至27112上回风联络巷,掘进工作面正前断面裂隙及炮眼瓦斯最大达到4%,巷道回风流瓦斯浓度达0.5%,给巷道的安全生产带来严重的威胁。为降低采空区瓦斯涌出,采用帷幕注浆封堵采空区裂隙、高位抽采巷帮截流的方法治理采空区瓦斯。

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关键词 : 裂隙发育;采空区瓦斯;瓦斯抽采;裂隙封堵

中图分类号:TD65+2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)26-0127-02

作者简介:郭嘉(1989-),男,河南新乡人,本科,助理工程师,从事煤矿一通三防技术管理工作。

0 引言

近年来,随着煤矿开采深度的不断加深,煤矿瓦斯问题已成为制约矿井安全生产的重要因素,从2010年至今,河南省发生3起特别重大事故,死亡136人,其中煤与瓦斯突出事故2起,死亡87人,事故起数、死亡人数分别占66.7%、63.9%,事实证明,瓦斯不治,矿无宁日,瓦斯治理是安全工作的重中之重,任务艰巨。文章以演马庄矿27112上回风联络巷掘进工作面为例浅要分析了在复杂地质条件下的岩巷掘进工作面的瓦斯技术管理。

1 概况

演马庄矿位于焦作市东部约20公里,东邻九里山井田,西接韩王井田,北起二1煤层隐伏露头线,南到凤凰岭断层。演马庄矿属煤与瓦斯突出矿,现主采二1煤层瓦斯含量6.49m3/t~30.01m3/t,瓦斯压力0.61~1.39MPa,煤的坚固性系数0.16~1.27,煤层透气性系数0.2~0.457m2/MPa2·d。

27131回采工作面(下段)煤层瓦斯原始含量为16.45m3/t,回采前按照《煤矿抽采达标暂行规定》对回采工作面进行抽采达标评价,27131回采工作面(下段)预抽后计算的煤层残余瓦斯含量最大值为7.84m3/t,在工作面共布置21个控制全煤厚的煤层瓦斯残余含量测试点。经实测该工作面煤层最大残余瓦斯含量值为7.03m3/t,计算可解吸瓦斯量为3.71m3/t,27131回采工作面(下段)间接计算煤层残余瓦斯含量值和实测煤层残余瓦斯含量值均小于8m3/t。

27112上回风联络巷位于二七采区东翼,西部和南部为27131回采工作面(下段),北部和东部为井田边界。27112上回风联络巷掘进的目的是满足27112采煤工作面回采时回风需要。支护形式为直墙半圆拱锚网+锚索联合支护,其中顶板采用锚网+钢筋梯+锚索联合支护;巷道规格:B=3.2m,H=2.8m;采用炮掘施工工艺,采用“三班掘进”的施工方法,循环进度为4.2m。(如图1)

2 制约巷道掘进的安全隐患

27112上回风联络巷掘进至接近27131回采工作面(下段)采空区时围岩破碎,裂隙明显,27131回采工作面(下段)采空区瓦斯通过裂隙涌至27112上回风联络巷,其掘进工作面正前断面裂隙及炮眼瓦斯最大达到4%,巷道回风流瓦斯浓度达0.5%,给巷道的安全生产带来严重的威胁。

①演马庄矿属煤与瓦斯突出矿井,瓦斯含量最大值达到30.01m3/t,其中27112上回风联络巷临近的27131回采工作面(下段)是顶层工作面,原始瓦斯含量16.45m3/t,瓦斯抽采后最大残余瓦斯含量7.03m3/t,虽经瓦斯抽采但仍临近8m3/t的突出指标。

②27131采煤工作面(下段)配风量1250m3/min,正常生产期间回风巷瓦斯浓度平均值0.24%,绝对瓦斯涌出来3.0m3/min,瓦斯涌出来较大。

③27112上回风联络巷掘进至27131回采工作面(下段)采空区时围岩破碎,裂隙导通了27131回采工作面(下段)采空区与27112上回风联络巷,由于27112上回风联络巷采用的是局部通风机供风,为负压风,27131回采工作面(下段)为全负压通风,导致采空区瓦斯涌向27112上回风联络巷,掘进工作面正前断面裂隙及炮眼瓦斯最大达到4%,巷道回风流瓦斯浓度达0.5%,严重制约巷道的生产掘进。

3 治理瓦斯方案

3.1 帷幕注浆封堵采空区裂隙

帷幕注浆封堵采空区裂隙,向掘进工作面正前及各帮施工11个孔深2-3m孔径Φ42mm的钻孔,向钻孔内注浆,浆液充填采空区及围岩裂隙,封堵裂隙,减小掘进时的瓦斯涌出量。

实施方案:钻孔孔径Φ42mm;钻孔施工结束后,由钻探队向孔内下入直径为42mm的倒拉扣钢管(钢管总长400mm,前端350mm长加工成直径约40mm的倒拉扣,后端加工成直径为25mm的内丝,下管前在钢管倒拉扣处缠上麻批并将钢管敲入孔内),钢管外露不大于50mm;

使用一个直径为25mm且两端带丝扣的直通,一端连接至钢管,一端连接一个截门,截门后连接一个四通,四通后连接三根高压管(其中两根高压管与风动注浆泵连接,一根高压管作为卸压管);

利用ZBQ-15/5型气动注浆泵通过钢管向孔内注浆。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆,注浆终压1.0MPa。水泥浆水灰重量比为1:1,浆液比重1.48,水泥浆液与水玻璃体积比为1:0.3。

3.2 高位抽采巷帮截流

高位抽采巷帮截流:向设计巷道两帮及上部施工13个高位抽采钻孔,在巷帮周围形成帷幕,抽采27131回采工作面(下段)采空区中的瓦斯,配合帷幕注浆封堵,对工作面采空区涌出的瓦斯形成截流,减少工作面瓦斯涌出量。(如图2、图3)

4 结论

27112上回风联络巷通过施工注浆孔进行帷幕注浆封堵,实现短掘短注,保证了安全,加快巷道的掘进进度,27112上回风联络巷高位孔共施工13个孔,浓度达19.3%,流量达2.26m3/min,累计瓦斯抽采量9.51万m3。有效的降低了采空区的瓦斯浓度和涌出量,为加快巷道贯通和通风系统调整进度提供了安全保障,保证27112回采工作面(上段)正常接替。

通过对27112上回风联络巷的瓦斯技术管理,希望可以为其它类似条件掘进工作面的瓦斯管理提供借鉴。

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参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2006.

[2]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.

[3]于不凡主编,于庆,华福明编写.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].煤炭工业出版社,2005.