專利名稱：高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤與瓦斯突出災(zāi)害防治的安全生產(chǎn)，具體一種高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤、巖和瓦斯參與的動(dòng)力現(xiàn)象，是制約我國煤礦安全生產(chǎn)的主要因素之一，在我國發(fā)生的70次特大型煤與瓦斯突出中，約80%發(fā)生在巖石井巷揭煤工作面?；ǖV井在井筒揭煤過程中普遍存在發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象的潛在危險(xiǎn)性，尤其是對(duì)于高瓦斯礦井而言，在井筒揭煤前必須測定揭煤地點(diǎn)的瓦斯壓力、瓦斯含量等評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測，以確保揭煤過程的順利進(jìn)行。以晉煤集團(tuán)寺河礦為例，寺河礦西井區(qū)為寺河礦建設(shè)的二期工程，由于井田面積大、煤層瓦斯含量高且瓦斯壓力大，通風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立，所以基建期間的工程量大、突出危險(xiǎn)性大、難度高。西副斜井建成后將主要擔(dān)任寺河西井區(qū)礦井建設(shè)的運(yùn)物、運(yùn)料任務(wù)，所以能否順利安全揭穿3#煤層直接影響寺河西區(qū)的礦井建設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯煤層的安全揭煤，提供一種高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法，包括以下步驟
(1)打探孔預(yù)測煤層賦存狀況
(2)項(xiàng)目參數(shù)測定及突出預(yù)測
當(dāng)井筒工作面掘進(jìn)至距煤層垂距6. Im時(shí)，進(jìn)行瓦斯含量及瓦斯壓力測定工作，施工穿透煤層全厚的測壓鉆孔，并穿過煤層底板0. 5米后停止，測定煤層瓦斯壓力；當(dāng)井筒工作面距煤層垂距an時(shí)再次進(jìn)行煤層瓦斯含量測定；
(3)瓦斯抽放
施工瓦斯抽放鉆孔，瓦斯抽放鉆孔控制到巷道兩側(cè)輪廓線外8m以上以及到巷道頂、底揭煤點(diǎn)前方15m以上，終孔間距為: ；
(4)安全揭煤
采用震動(dòng)放炮揭穿煤層，在揭煤時(shí)預(yù)留2. Om巖柱，落平水平掘進(jìn)5. 3m，采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮掘進(jìn)an厚巖柱以上井筒部分，兩炮兩掘一支護(hù)，每炮水平掘2. 75m,拱頂部分角度不變，每炮掘進(jìn)2. 45m，水平掘進(jìn)5. : 后，打垂直眼；采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮全斷面一次性揭開煤層后，即揭煤時(shí)一次性揭穿的巖柱為2. Om,當(dāng)預(yù)測有突出危險(xiǎn)時(shí)，采用打密集抽放鉆孔措施，以降低地應(yīng)力和瓦斯壓力，然后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，當(dāng)預(yù)測指標(biāo)低于臨界值后再打眼、裝藥、 爆破；揭煤炮眼布置采用“點(diǎn)陣式分布”炮眼，總6圈，共121個(gè)，其中1、3、5圈為煤眼，2、4、 6為巖眼，48個(gè)孔為煤眼，73個(gè)孔為巖眼，巖眼深度為1. 8m，巖眼距煤層頂板上200mm，煤眼深度為3. 0m，煤眼進(jìn)入煤層1000mm，巖眼距煤層0.加。目前世界各國對(duì)井筒揭煤沒有更百分之百安全的可靠技術(shù)，為了使井筒揭煤更安全，本發(fā)明嚴(yán)格按照規(guī)定，并弄清井筒周圍以及被揭煤層的地質(zhì)情況，制定嚴(yán)格、周密的揭煤實(shí)施方案并在瓦斯抽放技術(shù)和爆破技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，盡可能的避免了災(zāi)害事故的發(fā)生， 采用密集型扇形鉆孔大面積控制、高效抽采煤層瓦斯，采用均勻、密集“點(diǎn)陣式分布”炮眼安全揭穿煤層，可以實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)的安全揭煤。


圖1為測壓鉆孔布置圖。圖2為鉆孔布置圖。圖3點(diǎn)陣式分布”炮眼布置圖。圖4為炮后瓦斯涌出量變化。圖中，I-井筒，2-煤層，3-測壓鉆孔。
具體實(shí)施例方式以下以晉煤集團(tuán)寺河礦為例，對(duì)本發(fā)明所述的高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法做具體說明。(1)打探孔預(yù)測煤層賦存狀況
西副斜井在井筒距井口 591. 5m、垂深沈9. 6m時(shí)開始揭露3號(hào)煤層，該區(qū)域煤層厚度 6. 2m，煤層的頂板為砂巖、泥巖，底板為泥巖、砂巖，煤層傾角為8°左右。3號(hào)煤為無煙煤，屬特低硫煤，無自燃發(fā)火性，煤塵不具有爆炸性，噸煤瓦斯含量經(jīng)測定為11. 88m3/t。(2)項(xiàng)目參數(shù)測定及突出預(yù)測基本參數(shù)測定
當(dāng)井筒1工作面掘進(jìn)至距3#煤層2垂距6. Im,即距井口 576. 2m、垂深洸3. 5m時(shí)，進(jìn)行了瓦斯含量及瓦斯壓力測定工作，施工穿透煤層全厚的測壓鉆孔3，并穿過煤層底板0. 5米后停止，測定煤層瓦斯壓力，測壓鉆孔布置圖如圖1所示。突出危險(xiǎn)性預(yù)測
根據(jù)現(xiàn)場掘進(jìn)及地測科預(yù)報(bào)資料，在距3號(hào)煤層垂深I(lǐng)Om以外，堅(jiān)持先探后掘的原則， 進(jìn)一步探明煤層的層位、厚度及賦存情況。當(dāng)井筒工作面距煤層垂距an，即距井口 586.5m、 垂深沈7. 6m時(shí)再次進(jìn)行煤層瓦斯含量測定、抽放評(píng)價(jià)、并采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測工作面有無突出危險(xiǎn)性。(3)瓦斯抽放
為有效降低煤體瓦斯含量，消除突出隱患，施工瓦斯抽放鉆孔，瓦斯抽放鉆孔共計(jì)104 個(gè)，控制到巷道兩側(cè)輪廓線外8m以上以及到巷道頂、底揭煤點(diǎn)前方15m以上，終孔間距為 3m,鉆孔布置如圖2所示，在A、B、C三個(gè)斷面上，共設(shè)計(jì)13排，每排布置8個(gè)，第1_11排鉆孔全部施工至穿透煤層底板至少0. 5米，第12、13排鉆孔控制到巷道頂、底揭煤點(diǎn)前方15m 以上。經(jīng)過22天的抽放，共計(jì)抽出純瓦斯216914. 4m3。西副斜井工作面殘存瓦斯含量已經(jīng)降至6. 52m3/t,達(dá)到了消突目的。
(4)安全揭煤
采用震動(dòng)放炮揭穿煤層，在揭煤時(shí)預(yù)留2. Om巖柱，落平水平掘進(jìn)5. 3m，采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮掘進(jìn)an厚巖柱以上井筒部分，兩炮兩掘一支護(hù)，每炮水平掘2. 75m，拱頂部分角度不變，每炮掘進(jìn)2. 45m,水平掘進(jìn)5. : 后，打垂直眼。采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮全斷面一次性揭開煤層后，即揭煤時(shí)一次性揭穿的巖柱為2. Om0當(dāng)預(yù)測有突出危險(xiǎn)時(shí)，采用打密集抽放鉆孔措施，以降低地應(yīng)力和瓦斯壓力，然后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，當(dāng)預(yù)測指標(biāo)低于臨界值后再打眼、裝藥、 爆破。揭煤炮眼布置(如圖3所示)
①揭煤炮眼共布置采用“點(diǎn)陣式分布”炮眼，總6圈，共121個(gè)。其中1、3、5圈為煤眼， 2、4、6為巖眼，48個(gè)孔為煤眼，73個(gè)孔為巖眼，巖眼深度為1. 8m，巖眼距煤層頂板上200mm， 煤眼深度為3. 0m，煤眼進(jìn)入煤層1000謹(jǐn)。②巖層眼距煤層0. 2m,打巖眼時(shí)若誤穿煤層，巖層眼必須用炮泥封堵至距煤層
0. 2mο西副斜井按照施工方案順利完成了探揭煤施工，工作面風(fēng)量為1500m7min，炮前瓦斯?jié)舛葹?. 38%，炮后瓦斯?jié)舛葹?. 44%，最高瓦斯?jié)舛葹?. 66%，炮后瓦斯涌出量變化如圖4所示。西副斜井井筒揭煤耗時(shí)37天，整個(gè)工程實(shí)施順利，安全可靠。寺河礦西副斜井井筒安全揭穿具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的3#煤層，其實(shí)施技術(shù)方案周密、嚴(yán)謹(jǐn)、施工布置合理， 并利用技術(shù)創(chuàng)新在較短的時(shí)間內(nèi)安全揭煤，為高瓦斯礦井成功、高效的揭煤提供一個(gè)范例。
權(quán)利要求
1. 一種高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法，其特征在于包括以下步驟(1)打探孔預(yù)測煤層賦存狀況(2)項(xiàng)目參數(shù)測定及突出預(yù)測當(dāng)井筒工作面掘進(jìn)至距煤層垂距6. Im時(shí)，進(jìn)行瓦斯含量及瓦斯壓力測定工作，施工穿透煤層全厚的測壓鉆孔，并穿過煤層底板0. 5米后停止，測定煤層瓦斯壓力；當(dāng)井筒工作面距煤層垂距an時(shí)再次進(jìn)行煤層瓦斯含量測定；(3)瓦斯抽放施工瓦斯抽放鉆孔，瓦斯抽放鉆孔控制到巷道兩側(cè)輪廓線外8m以上以及到巷道頂、底揭煤點(diǎn)前方15m以上，終孔間距為: ；(4)安全揭煤采用震動(dòng)放炮揭穿煤層，在揭煤時(shí)預(yù)留2. Om巖柱，落平水平掘進(jìn)5. 3m，采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮掘進(jìn)an厚巖柱以上井筒部分，兩炮兩掘一支護(hù)，每炮水平掘2. 75m,拱頂部分角度不變，每炮掘進(jìn)2. 45m，水平掘進(jìn)5. : 后，打垂直眼；采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮全斷面一次性揭開煤層后，即揭煤時(shí)一次性揭穿的巖柱為2. Om,當(dāng)預(yù)測有突出危險(xiǎn)時(shí)，采用打密集抽放鉆孔措施，以降低地應(yīng)力和瓦斯壓力，然后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，當(dāng)預(yù)測指標(biāo)低于臨界值后再打眼、裝藥、 爆破；揭煤炮眼布置采用“點(diǎn)陣式分布”炮眼，總6圈，共121個(gè)，其中1、3、5圈為煤眼，2、4、 6為巖眼，48個(gè)孔為煤眼，73個(gè)孔為巖眼，巖眼深度為1. 8m，巖眼距煤層頂板上200mm，煤眼深度為3. 0m，煤眼進(jìn)入煤層1000mm，巖眼距煤層0.加。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤與瓦斯突出災(zāi)害防治的安全生產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯煤層的安全揭煤，本發(fā)明提供一種高瓦斯礦井高效井筒揭煤方法，該方法包括以下步驟(1)打探孔預(yù)測煤層賦存狀況，(2)項(xiàng)目參數(shù)測定及突出預(yù)測，(3)瓦斯抽放，(4)安全揭煤。本發(fā)明通過制定嚴(yán)格、周密的揭煤實(shí)施方案并在瓦斯抽放技術(shù)和爆破技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，盡可能的避免了災(zāi)害事故的發(fā)生，采用密集型扇形鉆孔大面積控制、高效抽采煤層瓦斯，采用均勻、密集“點(diǎn)陣式分布”炮眼安全揭穿煤層，可以實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)的安全揭煤。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102493805SQ20111035798
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者曹國華, 李振福, 畢國文, 王平虎, 王志玉, 翟慧兵, 蘆葦, 趙彬, 郭青 申請人:山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司