朱集矿矸石井安全快速揭11―2煤层技术

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摘 要：淮南地区每个千米深井井筒均需揭过多个突出煤层，按照传统方法揭过煤层，揭过1层煤1次需时2―3个月，严重影响建井工期。井筒安全快速揭过突出煤层，防突技术是关键，尤其在井筒过煤段，易发生煤与瓦斯突出事故。淮南矿业集团在总结千米深井井筒揭煤期间曾发生的煤与瓦斯突出事故经验教训的基础上，创造性地提出了井筒过煤段连续抽采技术，有效拦截井筒周边瓦斯向井筒内涌出，确保了朱集矿4个井筒安全快速揭过突出煤层，总结出了一套千米深井井筒安全快速过突出煤层技术。

关键词：千米深井；突出煤层；煤与瓦斯突出事故

中图分类号：TD8 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）023(C)-0219-02

概述：朱集矿井位于淮南市潘集区北部，隶属淮南矿业集团，矿井设计布置两个水平，其中一水平设在－906m，主要服务于13―1煤层开采，辅助水平设在－985m，主要服务于11―2煤层开采；二水平标高设在―1070m。工业广场内设有主井、副井、回风井、矸石井四个井筒，矿井设计生产能力400万吨/年。矸石井由中煤三十处施工，设计深度1045m，净直径ø8.3m，井筒荒径9.5m，井口设计标高+24.0m，是真正意义上的千米深井。以下介绍朱集矿井矸石井井筒揭11―2煤。

一、朱集矿11―2煤层基本情况

（一）所揭煤岩层赋存状况：

依据《矸石井井筒揭11－2煤、11―1煤地质说明书》预计11―2煤顶板深度968.76m，煤层厚度为1.45m，11―1煤底板深度为973.45m，两煤层间距3.84m，所揭煤（岩）层走向为124°，倾向214°，倾角2―4°。11―2煤顶板为砂质泥岩，厚度7.41m，浅灰、青灰色，局部粉砂质含量较高，垂直、斜交裂隙稍发育，裂隙被方解石脉充填；底板为泥岩，厚度3.84m，浅灰色，致密、细腻、性脆，裂隙不发育，偶见擦痕。11―1煤顶板为11―2煤层底板；底板为砂质泥岩，厚度13.81m，浅灰色，局部深灰色，致密、性脆，局部砂质含量较高，垂直裂隙发育，见滑面、擦痕及揉皱现象。

（二）构造及水文地质情况

井筒所揭11煤（岩）层区域为一单斜构造，无断层、褶曲等地质构造。依据地质资料，该揭煤区域无含水层，井筒掘砌期间正常涌水量8.5m3/h。

（三）煤与瓦斯突出指标

经河南理工大学煤矿安全工程研究中心鉴定，《朱集煤矿11―2煤层煤与瓦斯突出鉴定报告》列出煤与瓦斯四项突出指标为：最大煤体破坏类型为Ⅲ―Ⅳ类，最小坚固性系数为0.28，最大瓦斯放散初速度为6.0，最大煤层瓦斯压力为1.0Mpa。

二、揭煤主要技术应用

（一）井筒揭煤连续抽采技术

井筒工作面施工至距煤层法距20―30m时，预埋2路6寸瓦斯管。井壁掏槽方法为：在施工炮眼时，在预掏槽位置改变炮眼角度，这样在放炮过程中自然形成凹槽，并将瓦斯管路埋进凹槽内，节省施工时间。预埋瓦斯管路为6寸埋线吸引胶管，管路采用法兰盘连接。将在井壁上施工的2圈钻孔与井壁预埋瓦斯管路连接，并一起浇注到井壁外，实现在井筒揭煤期间连续抽采。井壁埋管该技术已申报国家专利，专利名称：《一种立井揭煤方法》，申请号：200910085343.1。

（二）封孔、测压技术

采用多步分段封孔方法，确保测压钻孔严密不漏气；采用气水分离装置测压、分源测压与气水压力测算等先进的测压手段，排除孔内积水对测压的影响，快速、准确测定煤层原始瓦斯压力，该封孔技术源于《千米深井安全快速揭煤技术研究与应用》，气水分离装置已申报国家专利，专利名称：《瓦斯压力测量装置》，申请号：201010582164.1。

三、揭煤工序

（一）前探、测压

2009年11月10日井筒掘砌至井深956m时进行前探、测压。在矸石井井筒内施工了4个前探孔，其中3个兼测压孔，2009年11月13日测压结束，测压结果为0.3MPa。同时在主井清理斜巷施工了2个测压孔，测得11―1煤最大瓦斯压力为0.1MPa。并对前探孔进行了取煤样化验，11―2煤原始瓦斯含量为5.6m3/t，其突出危险性指标分别为：p=2.5，f=0.53，K=4.72。

（二）执行区域性综合防突措施

虽预测矸石井井筒11―2煤层为无突出危险性区域，但仍执行了区域性综合防突措施。2009年11月5日井筒施工至井深959m（距11―2煤层顶板法距7m位置），停头开始施工区域性防突措施孔，2009年11月26日措施钻孔施工结束，共153个钻孔，钻孔设计见3.2―1图。该钻孔由淮南矿业集团勘探处（专业化钻孔施工队伍）施工，累计施工钻孔量2977.2m，累计施工时间11天，确保了井筒安全快速过突出煤层。

2009年11月21日开始合茬抽采，累计抽排瓦斯7925m3，累计抽采时间9天，至2009年11月29日瓦斯预抽率达到46.4%后。施工了4个区域效果检验孔进行区域效果检验，效检结果为：残余瓦斯压力PC=0MPa，残余瓦斯含量WC=2.36m3/t。以上值均在临界值以下，且在所有钻孔的施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象，确定措施有效，该区域无突出危险。

12月13日进入11―2煤层顶板法距2m位置，进行最后一次区域验证，经预测无突出危险后，执行远距离放炮。

（三）井筒揭煤施工

井筒进入距11―2煤层法距2m时，开始执行元距离放炮，同时将井筒掘砌段高调整为2m，减少井壁悬空时间，防止井筒“脱裤子”。至2009年12月20日进入11―1煤层底板法距2m位置止，矸石井井筒揭11煤结束。

四、经验总结

（一）利用井筒预埋瓦斯抽采管路，实现了井筒揭煤期间连续抽采，为井筒安全快速过突出煤层提供安全保障，同时在地面安装抽采参数自动计量装置，可以24小时观察抽采瓦斯浓度情况，尤其在井筒过煤段，如瓦斯突然升高10倍、20倍以上，说明井筒四周向井筒内涌入瓦斯有突出危险，可以及时采取措施，保证井筒内作业人员的安全。

（二）采用先进的封孔工艺和测压方法，准确、快速测定煤层瓦斯压力，为井筒揭煤制定最优化的钻孔设计提供技术支持，保证井筒安全快速过突出煤层。

（三）选用专业化钻孔施工队伍施工井筒揭煤钻孔，矸石井井筒空间狭小，井筒淋水大，排水困难，现场施工条件极其恶劣。勘探处仅用11天就将措施钻孔施工结束，为井筒安全快速过突出煤层创造了条件。

作者单位：淮南矿业集团朱集矿井建设项目部

作者简介：邢启龙，辽宁、本溪，男，助理工程师，学士学位，安全工程专业。

参考文献：

[1]报告编号:HPUAQWS-019-2010.刘明举.《朱集煤矿11-2煤层煤与瓦斯突出鉴定报告》.河南、焦作,2010年6月.

[2]专利申请号:200910085343.1.邢启龙.《一种立井揭煤方法》.北京,2009年5月21日.

[3]皖科鉴字【2008】第406号.雷成祥,何启林,朱先龙.《千米深井安全快速揭煤技术研究与应用》.安徽、合肥,2008年12月21日.

[4]专利申请号:201010582164.1.刘臣刚,张发兵.《瓦斯压力测量装置》.北京,2010年12月06日.

3.2―1矸石井揭11―2煤钻孔设计图

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