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突出危险区域巷道安全施工技术 杨殿明 铁能公司 大兴煤矿。 辽宁 铁岭 1 1 2 7 0 1 摘要 本文详细分析了应对北一四层轨道中巷突出煤层施工， 工作面指标测定均有超过防突预测敏感指标临界值 ， 最大钻屑瓦 斯解吸指标 A h 2达到 3 9 2 P a ， 最大钻屑量 S m a x达到8 L ／ m的实践情况。采取具体防突措施保障安全施工， 对突出煤层危险区域安全 掘进施工有一定参考价值。 关键词 突出煤层 ； 防突措施； 安全施工 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 1 5 5 ． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 053 中圈分类号 F 4 0 7 ． 2 1 ； T D 2 6 3 ． 4 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8- 0 1 5 5 2 0 1 3 05 - 0 0 9 3 0 2 铁能集团大兴煤矿 自然灾害较 为严 重 ， 煤层瓦斯 含量大 ， 自然发火期为 1～ 3个月， 煤尘具有爆炸性 ， 为 煤与瓦斯突出矿井 ， 从建矿 至今共发生煤与瓦斯 突出 动力现象 l 0余次； 其主要原因为火成岩活动频繁， 接触 变质煤分布广泛， 煤层埋藏深， 透气性差。伴随综掘巷道 施工技术在我矿各采区掘进施工的推广， 突出煤层、 突出 区域的安全施工成为矿井长治久安的重要课题。 1施工概况 1 ． 1概 述 北一采区四层轨道 中巷掘进工作面位于北一采区 轨道上山南侧， 工作面东、 南、 北均为未采动区， 西部为 NI 一 4 0 2工作 面巷道 保护煤 柱。工作 面地表 为农 田 地 ， 标高在 7 4 一 7 8之间。掘进总长度 3 5 4 m， 巷道 为拱 形。巷道 净 宽 为 5 m， 高 3 ． 5 m， 掘进 面积 为 1 5 ． 7 3 m 。 施正采取 S 1 5 0一 J A型掘进机切割落煤 ， 通过 第二运输机与胶带运输机等配套 ， 实现掘进 、 运输连续 作业 。根据现有 的实践及钻孔资料 ， 本工 作面地质条 件较为复杂 ， 掘进过程中会受火层岩侵入、 火成岩岩墙 影响。煤层厚度一般为2 ． 5 m， 煤层局部有变质现象。 2综合防突措施 2 ． 1区域 防 突措 施 2 ． 1 ． 1区域突出危险性预测 根据轨道 中巷外段掘进期间 ， 工作 面指标 测定均 有超过防突预测敏感指标临界值 的现象。由此可以判 断， 该区域为突出危险区域。 2 ． 1 ． 1区域防突具体措施 北一四层轨道 中巷掘进 工作 面处于 突出危 险区 域 ， 采取顺层钻孔预抽煤巷条带煤层 瓦斯 的区域防突 措施 、 由抽采队施工。 2 ． 1 ． 1 ． 1 工作面顺层预抽区域防突措施 预抽半径暂定为 3 ． 5 m， 布孔 7个， 钻孔施工完毕 后 ， 采取抽采本煤层瓦斯 的防突措施 ， 降低煤层 瓦斯赋 存含量。 2 ． 1 ． 3区域措施效果检验 该工作面执行区域防突措施后， 采用残余瓦斯含 量的方法进行防治突出措施的效果检验。 该工作面布置 3个区域防突措施效果检验钻孔， 孔径 9 4 mm。 2 ． 1 ． 4区域验证 区域验证方法 选择现象法 和指标法相结合 的区域验证方法 ， 实 现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。 区域验证突出危险性预测方法的选择 选择钻屑指标法作为该工作面的区域突出危险性 预测方法 ， 测试钻屑解吸指标 △l l 2和最大钻屑量 S m a x 。 区域验证程序 在工作面进入该 区域时， 立 即连续进行至少两次 区域验证 ； 工作面掘进过程中采取连续区域验证。每次验证 后都要保留2 m的突出预测超前距， 然后再次实施验证。 2 ． 2局部防治突出措施 2 ． 2 ． 1 超前探测钻孔 工作面掘进期间至少施工 1个超前距不小 于 1 0 m 的超前钻孔 ， 探测地质构造和观察突 出预兆。如遇地 质构造或出现突出预兆 ， 则施工3个超前距不小于 1 0 m 的超前钻孔。工作面施工过程 中若有异常要立 即停止 作业 ， 汇报矿调度采取防突措施 。 2 ． 2 ． 2超前排放钻孔 工作面掘进过程 中采取连续验证， 每次验证后都 要保留2 m的突出预测超前距。当实测的指标等于或 大于临界值时； 立即执行超前排放钻孔局部防突措施 ， 具体操作方法如下 钻孔直径 7 6 m m。 巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围 5 m 。 钻孔排放半径暂定为 1 ． 2 5 m， 实施防突措施后测 定实际钻孔排放 半径 ， 并根据 实际测定的排放半径修 改钻孔数量及钻孔参数。 钻孔布置 分2排布置， 每排 6 个钻孔。在煤层的软分层中 可适当增加钻孔数。煤层赋存状态发生变化时， 及时 探明情况， 再重新确定排放钻孔的参数。 2 ． 2 ． 3排放措施的效果检验 收稿日期 2 0 1 3 0 31 4 作者简介 杨殿明 1 9 8 4 一 ， 男， 吉林磐石人， 2 0 0 8 年毕业于辽宁工程技术大学， 助理工程师， 现在铁能公司大兴煤矿工作。 93 防治突出措施效果检验孔布置 打 3 个钻孔， 孔径4 2 ra m， 布置在两个措施孔之间， 孑 L 深为 8～1 0 m 投影长 。 2 ． 2 ． 4机载钻机施工局部措施钻孔 S一1 5 0 J A掘进机截割部与 Z Q J 一3 0 0 ／ 6气动架柱 式钻机组合使用， 可自由调整开孔角度及方位。 2 ． 3施工中过塌陷孔洞、 两帮破碎带安全措施 对该工作面施工过程中多处措施孔、 孔洞， 施工前 采取工作面洒水 降尘 、 施工 中实时监测工作面瓦斯变 化情况。对两 帮破碎带加密锚杆施 工、 每循环紧跟至 工作面。施工断面 5 0 0 mm区段顶板锚索加密布置。 2 ． 4突出煤 层过 火成 岩岩墙 安全措施 远距离爆破揭穿煤层 ， 工作面距岩墙 2 m停止掘进 采用远距离爆破揭煤 ， 采取一次起爆全部炮眼， 揭开北 一 四层轨道 中巷道掘进工作面全断面的岩墙。 2 ． 5建立现场安全 负责人互保、 连锁安全机制 超前探孔、 区域 局部 防突措施孔、 区域 局部 防 突措施效果检验孔、 工作面突出危险性预测孔施工后 由现场瓦检员、 安监员、 跟班干部 施工负责人 在牌板 和记录本上签字确认 ， 并及时 向矿调度、 保安 区区调度 汇报 。 区域 局部 防突措施效果检验孔、 工作面突出危 险性预测孔施工后 ， 防突员及时将测试情况通知现场 安监员、 瓦检员 、 生产单位跟班干部。及时将测试结果 和处理意见记 录在现场的牌板 和记录本上 ， 并及时 向 矿调度、 保安区区调度汇报测试结果。 掘进工作面安设 防突管理牌板 ， 建立超前探孔施 工记录、 防突措施钻孔施工记 录、 防突指标测试记录、 防突措施效果检验记录， 现场存有该工作面的防突专 项设计。 超前探孔施工后 ， 施工单位在巷帮用蓝油漆标记 打孔位置 ， 标记清晰可见。 施工完区域 局部 防突措施孔后 ， 施工单位在巷 帮用红油漆标记打孔位置 ， 标记清晰可见。 3结论 经过以上分析， 突出危险区域煤巷掘进必须结合 现场实际情况， 单一防突措施无法确保安全施工 ， 必须 落实切实可行 防突措施。 区域措施先行、 局部措施落实、 设备设施改进、 制 度规章严守成为同类型巷道安全施工的必要前提。 参考文献 [ 1 ] 付建华． 煤矿瓦斯灾害防治理论研究与工程实践[ M ] ． 徐州 中国矿业大学出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 于不凡． 煤与瓦斯突出机理 [ M] ． 北京 煤炭工业出版社， 1 9 8 5 ． 责任编辑 陈文明 上接第9 o页 该工艺采用螺旋钻杆的旋转作为主要动力来排出孔内 9 4 - 煤屑 ， 压风的作用是用来加速孔 内粉状煤屑的运动和 冷却钻头， 大的煤渣通过螺旋钻杆的叶片转动带出。 1 ． 钻机 、 钻具转速与排渣效果的关系 钻具 的转速是螺旋钻机的主要参数之一 ， 转速的 高低不仅关系到钻机本身 的结构， 而且影响到钻机的 输渣效果。高转速钻进成孔是以松散的煤屑排出， 而 低转速钻进 时螺旋叶片上 的煤 屑不能 自动排运 至孔 口， 而是靠后面煤屑推挤着向孔口方向运动， 当煤体水 分大时， 煤屑与叶片间的摩擦力也较大 ， 就需要较大输 煤屑功率， 但往往发生阻塞、 卡钻现象。现场试验， 当 钻机钻速每分钟达到 8 0 01 0 0 0转 ， 钻孔排渣顺畅未 出现塌孔、 卡钻现象。 2 ． 螺旋钻杆h． r - 材料机钻具 螺旋钻杆是松软煤层螺旋钻进压风排渣成孔的主 要磨损件 ， 经过一段时间的使用之后 ， 由于螺旋 叶片受 到煤层钻孔施工中低冲击力的不断摩擦， 损伤严重， 须 进行更换。通过对钻杆各种材料 的选择研究， 确定 了 螺旋钻杆的加工材料。钻杆杆体采用高压无缝合金钢 管 ， 螺旋叶片选用高耐磨 T型钢带 ， 经预应力缠绕焊接 而成 。钻杆接头选 用优质 中碳合 金钢经真空 调质处 理， 高压成型。中心管选用3 7 C r M n M o 合金钢， 外径为 7 3 mm， 内径 为 5 8 m m。钻 杆 直径 含螺 旋 叶 片 为 9 4mm。 三 适用于松软突出煤层钻孔施工的钻机 螺旋钻机的参数 不仅影响到钻机本身的结构 ， 同 时也关系到钻机 的功效、 成孔时间、 动力消耗和劳动条 件的改善 ， 合理选择参数是设计好钻 机的前提。在充 分考虑各参数 间的相互影响的基础上 ， 我矿采用重庆 煤科院Z Y WL一 4 0 0 0型液压履带钻机， 功率为 5 5 K W， 扭矩为 4 0 0 0 N m。 四 螺旋钻进压风排渣顺层钻孔专用施工钻头 通过分析现场使用的钻头形式 、 产渣的粒径 分布 规律 ， 以及钻头结构对产渣粒径 的影响 ， 确定适用于松 软突出煤层钻进的钻头为镀金刚石 外凸三翼钻头 ， 直 径 1 1 5 m m。 五 推广应用情况 松软突 出煤层顺 层钻孔 螺旋钻进施 工技术及 装 备， 在阳煤集团平舒矿等进行了现场推广应用 ， 取得 了 良好的效果 ， 达到了项 目预期 目标。 在平舒矿 8 1 1 0 7回采面顺层平行预抽钻孔 ， 采用 Z Y WL一 4 o 0 0型螺旋钻机对 8 1号突出煤层 进行了 5 0 个顺层长钻孔的钻进试验 ， 有 4 3个钻孔深度达到 1 2 0 m 以上 ， 最大成孔深度 1 7 3 m， 使本煤层瓦斯抽放率提高 了 8 O ％ 。 参考文 献 [ 1 ] 煤矿井下瓦斯抽采 钻孔施工新技术[ M] ． 煤炭工业出 版社． 责任编辑 陈 文明