深水平强突出煤层揭煤技术研究

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1、深水平强突煤层石门揭煤技术研究王平樊铁成张先和田双龙（沈阳煤业集团红菱煤矿有限责任公司辽宁省沈阳市110106）摘要：红菱煤矿为煤与瓦斯突出矿井。煤与瓦斯突出严重的制约着矿井的安全生产。红菱煤矿经多年的理论研究与实践，分析总结了一套切实可行的高瓦斯矿井石门揭煤技术。本文叙述了红菱煤矿石门揭煤突出情况和石门揭煤的危险性分析，介绍了石门揭煤设计方案和具体施工方案。关键字：煤与瓦斯突出；揭煤；灾害防治；安全生产0.前言沈煤集团红菱煤矿主采煤层为7#、12#煤，煤层瓦斯压力大、含量高，相对瓦斯含量12煤

2、为22.5m3/t，7煤为12.8m3/t。7煤瓦斯压力为2.4～3.1MPa，12煤瓦斯压力为4.1～7.6MPa，其主采的12煤平均厚4m，由厚0.8m的12-1煤，厚0.5m的夹矸和厚2.7m的12-2煤组成。煤层平均倾角40°，煤质松软，瓦斯渗透性极低，自然释放能力较差，构造复杂，煤与瓦斯突出灾害严重。现生产水平为-550m～-780m，开拓至-900m水平。突出频度和强度随开采深度增加而增加。1.红菱煤矿石门揭煤过程中的煤与瓦斯突出现状石门揭煤是一项危险性大、技术难度高的工作，往往成为

3、制约矿井合理采掘部署的瓶颈。石门揭煤直接影响着安全生产和企业的生存发展。红菱煤矿目前开采深度已超过800m，红菱煤矿在石门揭煤过程中，历史上曾发生石门揭煤煤与瓦斯突出15次（见表1），有14次发生在12煤层，页脚严重威胁着红菱矿安全生产，造成的直接损失、间接损失不可估量。目前，煤炭行业高瓦斯突出矿井的主要矛盾存在于高产高效的发展趋势与高瓦斯煤层采掘接续紧之间。解决问题的关键在于如何确保石门揭煤的安全。安全、快速的揭煤技术是红菱煤矿安全生产和生存发展的根本。表1红菱煤矿石门揭煤突出统计序号揭煤地点

4、揭煤时间揭煤标/m突出煤量/t瓦斯量/m31主井一石门1972.02.12-550250255232副井二石门1972.03.12-5504826883副井二石门1972.03.14-5505338104副井二石门1972.03.15-5506244855副井一石门1972.03.15-5506214956北二三道北石门1979.10.17-435434687北二四道中石门1981.11.16-474153208南一三道一石门1984.07.26-483709南三四道四石门1990.12.20-

5、550170400010北三-550南石门1996.04.03-5506995452211南翼-620南小石门1996.06.20-620539042042012北翼-750北石门1996.06.14-7505794446013南翼-620四小石门1997.04.09-620168311444414南翼-700南石门1998.12.24-700408241000015北三-610北石门2001.09.01-6107566002石门揭煤过程中突出危险源辨识红菱煤矿煤层瓦斯压力大。12煤层为强突出煤

6、层，瓦斯含量大，压力大。在12煤层-780m水平测得的瓦斯压力值达到7.6MPa，远大于规定值0.74MPa。页脚矿井地质构造复杂。地质构造运动改变了本区的构造应力方向，产生了近水平的扭动作用，使12煤层产生牵引褶曲和产状上的急剧变化，形成了应力集中带，煤厚发生了厚薄变化。由于煤层间产生了滑动使煤的各种物理性质发生改变,形成了软分层(即构造煤),瓦斯在瓦斯压力的驱动下，运移、聚集而形成高压瓦斯的聚集区。12煤层顶板为14m厚的海相泥岩，对12煤层中的瓦斯有屏障作用；煤层直接顶底板岩性松软、抵抗强

7、度小，放炮瞬间易造成应力失衡诱发突出。煤层倾角大，在揭穿岩层后顶板上部的煤极易冒落，诱发煤与瓦斯突出。因此在石门揭煤前必须采取探测措施，准确掌握煤层瓦斯赋存情况(包括含量、压力、突出危险性等)，保留足够的安全屏障。采取抽放钻孔、排放钻孔等局部防突措施，降低瓦斯含量，释放其弹性潜能和瓦斯压力，消除揭煤地点的突出危险性。3.强突出危险煤层石门揭煤方案设计红菱煤矿对石门揭煤工艺进行了认真研究，在瓦斯压力测定、排放钻孔布置和数量确定、揭煤炮眼数量、放炮网络、放炮距离、防护措施、通风系统等有关技术措施和管

8、理措施方面做了大量细致工作，积累了一定的经验，摸索并形成了一套完整的矿井石门揭煤技术模式，石门揭煤流程见图1。穿煤48h后①施工探测孔，控制煤层层位，探清构造；②测压、测突出指标，初步评估煤层突出危险性。垂距煤层10m停掘，施工绕道钻场，施工瓦斯排放钻孔，排放瓦斯，防突措施效果检验，无突出危险后继续掘进。垂距煤层5m垂距煤层1.5m进一步确认无突出危险后，加固煤体，做倒斜面，准备揭煤。做好安全防护工作，经现场总指挥检查无误后远距离全断面一次起爆揭开煤层。穿煤段页脚穿煤24h后进行探查，一切正常后