突出煤层石门工艺技术.ppt
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1、2019/7/2,1,突出煤层石门工艺技术 勘察设计有限公司,2019/7/2,2,主要内容,一、全国煤矿煤与瓦斯突出事故统计分析(部分) 二、突出煤层石门揭煤措施施工工艺 三、石门揭煤案例,2019/7/2,3,1.1 全国煤矿煤与瓦斯事故统计分析(部分),2019/7/2,4,2019/7/2,5,炮掘工作面171次895人占80.63%;综掘工作面6次42人占3.78%;炮采工作面11次95人占8.56%;综采工作面1次3人占0.27%;施工钻孔3次10人占0.9%;冒顶诱发1次6人占0.54%;石门揭煤6次44人占3.96%;扩修巷道2次15人占1.35%。,2019/7/2,6,国有
2、70次384人分别占34.83%和34.59%;乡镇131次726人分别占65.17%和65.41%。,2019/7/2,7,1.2 掘进工作面煤与瓦斯突出,2004年10月20日,大平煤矿发生特大瓦斯爆炸事故。当时井下作业人员有446人,有298人逃出。事故造成148人死亡,32人受伤。 “1020”事故是一起特大型煤与瓦斯突出而引发的特大瓦斯爆炸事故。矿井为高瓦斯矿井。 2007年10月13日,江西省丰城矿务局建新煤矿1113顺槽掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故,19名矿工遇难、2人受伤。全矿当班下井283人。 2007年11月8日,纳雍县群力煤矿发生特别重大煤与瓦斯突出事故,死亡35人、伤
3、7人,直接经济损失1261万元。,2019/7/2,8,1.2 掘进工作面煤与瓦斯突出,2002年5月15日13时40分, 湖南娄底市新化县温塘镇新源煤矿二水平南翼运输大巷煤巷掘进面发生煤与瓦斯突出事故,18人死亡。 2002年4月7日4时25分, 安徽淮北矿业集团公司芦岭矿3号溜煤岩巷掘进头发生煤与瓦斯突出事故,共有13名作业人员,13人全部死亡。,2019/7/2,9,1.3 基建煤矿突出事故,2005年12月24日,盘县响水煤矿发生煤与瓦斯突出事故。事故造成12人遇难。 2006年1月05日安徽淮南煤矿一在建矿井发生瓦斯突出事故,12名矿工遇难。 2006年3月26日,五轮山煤业有限公司
4、井下11301运输巷掘进工作面发生一起煤与瓦斯突出事故,事故造成15人死亡,9人受伤。 2006年7月29日,云南省曲靖市滇东能源公司白龙山煤矿发生煤与瓦斯突出事故,死亡11人。,2019/7/2,10,1.4 实施防突措施时发生突出事故,2007年4月6日23时5分,甘肃窑街煤电公司金河煤业公司南采区16203运输顺槽煤巷综掘工作面,在施工深孔松动爆破钻孔过程中诱发了煤与二氧化碳突出,造成9人死亡。 2006年2月10日18时30分,郑煤集团马岭山煤矿在打钻预测瓦斯时诱发煤与瓦斯突出,当班入井56人,其中41人安全升井,15人死亡。,2019/7/2,11,1.4 实施防突措施时发生突出事故
5、,2007年7月20日11时10分, 重庆南桐矿业集团鱼田堡煤矿3504E2机巷在打防突预处理钻孔施工时,发生煤与瓦斯突出事故,造成4人死亡。 2006年4月9日10时40分, 重庆松藻煤电有限责任公司石壕煤矿,在掘进工作面打防突孔施工过程中,发生煤与瓦斯突出事故。煤炭突出量600多吨,造成3人死亡。 2002年3月23日14时20分, 湖南涟邵矿务局蛇形山煤矿瓦斯工程队在实施超前钻孔防突措施过程中,发现瓦斯异常并立即撤退时,发生煤与瓦斯突出事故,死亡3人。,2019/7/2,12,1.5 石门揭煤突出,2019/7/2,13,2019/7/2,14,2007年4月6日20时35分,湖南省煤业
6、集团金竹山矿业有限公司一平峒煤矿25采区回风石门揭完煤过煤门期间,放炮后清理煤矸过程中,由于支护不到位,空顶导致煤与瓦斯突出,造成4人死亡。 2003年8月10日16时40分, 湖南郴州市嘉禾县行廊镇刘家山煤矿暗斜井-10石门发生煤与瓦斯突出事故,死亡8人。,2019/7/2,15,1.5 石门揭煤突出,2005年6月8日11时0分, 湖南娄底市冷水江市资江煤矿(原国有地方矿,改制后卖给个人,属国家煤矿安全监察局公布的国有煤矿停产整顿矿井,瓦斯突出矿井)-200水平四石门揭煤时发生煤与瓦斯突出事故,当时井下有232名作业人员,有210人脱险出井,造成22人死亡。,2019/7/2,16,1.7
7、 我国突出的特点,突出矿井分布广,部分地区较严重 20多个省(区)的一些矿井 湖南、贵州、重庆、四川、云南、河南、江西、辽宁等省 较严重 湖南的突出矿井数和突出总次数,均占全国总数的1/3以上,特大型突出次数占一半以上;,2019/7/2,17,突出分布在不同类型的煤层 单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的1/3 相当一部份矿井的所有可采煤层均属突出煤层,无保护煤层可采 全国有近一半的突出矿井,需采用本煤层防突措施,2019/7/2,18,1.7 我国突出的特点,始突深度不一 5060m500600m 始突深度浅,特大型突出的深度浅,在南方煤田中是一明显特点 中小型突出占绝大多数,大强度突出次数
8、也不少 50t以下的小型突出占73.77% 50100t的中型突出占13.45% 100500t的次大型突出占11.15% 5001000t的大型突出占0.91% 1000t的特大型突出占0.7%,2019/7/2,19,大型和特大型突出比例虽小,但次数仍有100多次,多数发生在石门揭煤时 有少数矿井发生过岩石与二氧化碳突出及岩石与甲烷突出 随着采深的加大,突出矿井不断增多,突出灾害日益严重 延期突出和打钻突出增多,2019/7/2,20,1.8 突出的一般规律,煤层突出危险性随开采深度增加而增大; 煤层突出危险性随煤层厚度的增大而增大; 大多数突出发生在掘进工作面; 掘进面占80%(其中石门
9、占6.75%)以上,采面占15.8% 石门突出的平均强度最大;误穿煤层一次性伤亡最大; 突出前的作业方式多样,但以放炮为最多; 放炮占64.6%, 手、风镐落煤占21%, 其它占12.1% 突出多发生在地质构造带和应力集中带; 多数突出前有预兆出现;,2019/7/2,21,1.9 突出多发地点,封闭向斜轴附近 帚状构造收敛端 煤层扭转区 压性、压扭性小断层带 煤层产状变化区 煤包及煤厚变化带 分岔煤处 岩浆岩浸入带 注意:大型构造附近必定存在大型突出危险!,2019/7/2,22,1.10 事故发生原因分析,这些事故发生的原因,综合归纳如下: 1、客观上,发生事故的地点都存在突出危险,对危险
10、不知或认识不足的人们的采掘活动等偶然因素触动诱发了必然要发生的突出,并导致伤亡事故。 2、地质勘探程度不够,对矿井瓦斯等级定位定性不准,客观上使设计、施工、业主、管理人员、工人、监察监管者丧失了应有的警惕性,不采取措施或措施力度不够。 3、地质资料不清,既未打钻控制煤层层位,又未制定误穿煤层的安全措施。 4、对复杂地质条件下的煤与瓦斯突出灾害认识不够,未能制定针对性措施,违章指挥、违章作业发生事故。,2019/7/2,23,5、违规揭穿井筒煤层或石门揭煤,导致事故。表现为:未采取措施或所采取措施未能消除突出危险,刷斜面误穿煤层,放炮揭煤时未全采区或全井撤人,过煤门期间违章作业等。 6、违规进行
11、煤巷掘进,导致事故。表现为:未采取区域性措施或所采取措施未能消除突出危险又未采取补充局部防突措施或措施力度不够、未进行措施效果检验、所采取措施不符合规定、未执行安全防护措施,放炮、割煤、施工措施孔、检验孔、手镐作业等诱导突出发生事故。,2019/7/2,24,7、违规在突出危险煤层中进行回采,导致事故。表现为:对突出危险工作面未采取抽放等措施或所采取措施未能消除突出危险、未进行措施效果检验、未采取局部防突措施消突、未执行安全防护措施等导致事故。 8、通风系统不可靠、采掘布局不合理、电器设备失爆、管理混乱、违章指挥等是事故扩大的原因。 9、安全投入不足、专业知识缺少、专业人才奇缺、管理人才不足等
12、也是导致事故发生的原因。,2019/7/2,25,防突措施工程质量差,弄虚作假严重,监督管理失误,设计数据作为竣工资料利用,尤其害人。 防突知识培训、防突专业队伍培训弱化,严重不能支撑防突工作需要。 突出矿井设计规范理念欠缺,不能满足实际需要。 追求高额利润,铤而走险仍有存在。,2019/7/2,26,安全监管不到位,执法力度不够也是原因之一。 技术和管理标准的缺少、贯彻力度的不足、先进技术设备的支撑不强等也是影响突出灾害多发的因素之一。 没有科学合理的建矿成本,各地区、各类型矿井各不相同。日益增加的费用也将是影响因素。 矿井建设各阶段还未环环相扣,应是前一阶段不达标,下一阶段工作就不得开展。
13、 可控因素、不可控因素各是什么?煤与瓦斯突出防治工作的主要着力点在哪里?追求的目标是什么?,地质资料?专业知识?责任心?管理?技术?监察监管?法律法规?人才?,尤其要提醒各位同行注意准备要充分,2019/7/2,27,1.11 新建突出矿井、新水平、新采区的管理,新建突出矿井、新水平、新采区的管理,新建突出矿井的 初步设计,突出矿井的新水平 新采区的设计,必须对突出 煤层编制防 治突出专门 设计,开拓方式煤层开采顺序采煤 方法通风方式支护形式突出 危险性预测方法保护层选择 预抽瓦斯局部防突措施,上一级总工程师批准,实施 建设,新矿井建成,新水平新采区建成,按国家有关规定对专门设计验收,上一级对
14、专门设计组织验收,通过移 交生产,未 通 过 整 改,2019/7/2,28,1.12 突出矿井的巷道布置,突出矿井的巷道布置要求,巷道布置,主要巷道应布置在岩 层或非突出煤层中,突出煤层中严禁任何两 个采掘工作面串联通风,煤层巷道应尽可能布 置在卸压范围内,开采保护层的应充分 利用保护层保护范围,突出煤层中的掘进工程 量应尽可能减少,揭穿突出煤层的地点 应避开地质构造破坏带,揭穿突出煤层前必须 有独立可靠通风系统,井巷揭穿突出煤层的 次数应尽可能减少,2019/7/2,29,1.13 企业内部安监部门的作用,企业内部安监部门的作用,上一级安监部门 矿安检部门,负责监督执行防突 工作的有关规定
15、,可能突出时责令停止 作业撤出人员,参加防突专门设计及 措施的审查,对突出隐患要求 限期解决,制止违章指挥作业 并罚款或提出处理意见,监督防突设计防突 措施的实施,监督防突措施费用 的使用,2019/7/2,30,1.14 突出矿井的机构设置,高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井必须按要求设立通风、防突、抽采、安全监控等专业队伍,并配备专业技术人员;矿井必须设专职通风副总工程师,提倡设通风副矿长,实现技术与行政管理责任分离;煤与瓦斯突出矿井应设专职地测副总工程师; 安委办200817号,2019/7/2,31,突出煤层 石门措施施工工艺,2019/7/2,32,防止煤与瓦斯突出的局部性措施,根据各生产矿井
16、使用的情况,大致可分以下三种类型: 1、局部卸压的措施:大直径钻孔排放,水力冲孔,预抽瓦斯等。 2、增大煤体机械强度的措施:金属骨架,前探支架,掩护挡板,留大根,半边掘进等。 3、诱导突出的措施:震动性放炮等。 在不同条件下,可以采取不同措施。为了叙述的方便,现根据巷道类别的不同,分述如下:,2019/7/2,33,2019/7/2,34,揭开石门的准备工作,2019/7/2,35,一、掌握地质构造和煤层赋存情况 1、为了安全揭开煤层,首先是要确切掌握地质构造、煤层厚度、倾角、掘进工作面距煤层的距离,以免误穿煤层,引起瓦斯突出,造成重大事故。 例如,南桐矿务局直属二井+310米水平第十石门,从
17、六号层向四号层掘进时,虽然曾打有钻孔勘探煤层情况,但由于未认真记录,未能确切掌握煤层位置,导致在6月8日中班按一般放炮进行第三次爆破后,产生了强度为130吨的突出。突出是冲破1米岩柱而发生的。,2019/7/2,36,因此,要做好地质资料的收集,并进行分析研究,特别是打钻探明煤层情况时,要认真做好原始记录,确切掌握煤层位置,以便保持一定的安全岩柱是很重要的。 2、正确测定瓦斯压力,是一件很重要的工作。因为,煤层瓦斯突出的危险程度,决定于岩石压力,瓦斯压力和煤的结构,由于岩石压力除用垂深推算估计外,还没有好的测量方法,特别是地质构造的残余应力,而对于煤层瓦斯压力大小和煤质的软硬程度,在某种意义上
18、来说,反映了揭开煤层时突出的危险程度,也是选择揭开煤层措施的重要依据之一。,2019/7/2,37,根据南桐矿务局所属各矿多次测定煤层瓦斯压力的经验,当测压孔距煤层较近且岩石松软时,测得的瓦斯压力偏低。 例如南桐矿务局直属一井+150米水平主石门揭四号层时,从测压孔进入槽口炭分层时,喷出1吨多煤和大量瓦斯,堵孔测压后,测得压力仅为7.6公斤/厘米2。因而错误地认为危险程度不大,致使在揭开煤层时发生了强度为1473吨的大突出。以后在相邻地区测得四号层的瓦斯压力为24公斤/厘米2。,2019/7/2,38,因此,测定瓦斯压力应选择在坚硬致密的岩层中,未发生喷煤、喷瓦斯的钻孔中进行。否则,不能准确地
19、测得煤层的原始瓦斯压力。 煤层结构软硬分层的情况,可以从钻进情况了解。 测定煤体中瓦斯压力的方法一般做法如下图所示。,2019/7/2,39,2019/7/2,40,在距离煤层垂面垂直5米的地方(应尽可能选择在坚硬致密的岩层中)打测压孔,其具体方位是: 1、从煤层的底板向顶板掘进时,应在石门与煤层交汇地点上方1.5米处和右方(或左方)1.5米处各打一测压孔。 2、从煤层的顶板向底板掘进时,应在石门与煤层交汇点的下方1.5米处和右方(或左方)1.5米处各打一测压孔。,2019/7/2,41,3、钻眼的封孔和瓦斯的测压必须符合下列要求: 测压钻孔必须经过岩柱穿透煤层全厚。 钻眼的封孔质量应符合下图
20、所示的要求。 可使用胶塞测压器,或测压铜管测压,但铜管长度应在孔外余留0.5米。 对于含水地区,钻眼封孔应采用速凝混凝土。,2019/7/2,42,2019/7/2,43,封孔后24小时始能安装压力表,安表后的三天内,因压力上升较快,应每隔8小时记录一次压力。三天以后可每隔24小时记录一次压力,直至压力稳定时为止,最终压力必须经严格审核。 测压前工作面所有钻眼,均应用黄泥填塞,其填塞长度应为钻孔的深度。,2019/7/2,44,二、确切掌握的顶底板岩石性质,合理确定揭煤层时的岩柱厚度 从震动放炮布置炮眼揭开煤层的要求出发,岩柱厚度较小为好。但若低于安全规程的规定,则有高压瓦斯冲破岩柱产生突出的
21、危险。,2019/7/2,45,为了给爆出岩柱,揭开煤层创造条件,所以在石门接近安全岩柱以前,对于倾斜和急倾斜煤层。尽量把工作面刷成和煤层倾角相近似的斜面,但必须考虑到斜面岩石受地压和岩石自重及瓦斯压力的影响,能产生破碎片落,甚至在垮塌严重时,造成漏斗形孔洞与煤层连通,产生突出的危险。因此,在刷出斜面后,根据岩性情况给以适当的支护,2019/7/2,46,所留岩柱大小,一般应符合以下要求: 1.对于倾斜或急倾斜煤层所留岩柱的厚度,按工作面到煤层的最小垂距计算为: 岩柱的尺寸应根据防突措施要求、岩石的性质、煤层倾角等确定。采用震动放炮措施时,石门掘进工作面距煤层的最小垂距是:急倾斜煤层2m、倾斜
22、或缓倾斜煤层1.5m,如果岩石松软、破碎,还应适当增加厚度。,2019/7/2,47,三、通风系统 防治煤与瓦斯突出实施细则规定, 震动放炮工作面,必须具有独立可靠的通风系统;震动放炮时,回风系统内电气设备必须切断电源,严禁人员操作和通过。 这一点是很重要的。,2019/7/2,48,例如:南桐一井+167米水平正坡车场绕道在揭四号层时,突出粉煤7吨,由于风量仅120米3/分,致使瓦斯蔓延到副坡车场,使100人窒息。因此,在揭穿石门前要准备好独立通风系统,并以矿井实现负压通风。在回风系统中,凡是瓦斯可能波及的巷道,均应安装反向风门或临时密闭墙,其具体数量,应根据预计的突出情况而定。,2019/
23、7/2,49,四、石门揭穿突出煤层、即石门自底(顶)板岩柱穿过煤层进入顶(底)板的全部作业过程,都必须采取防突措施,并编制设计,报上级(或法人)总工程师批准。 揭穿突出煤层应按下列顺序进行: 1、探明石门(或揭煤巷道)工作面和煤层的相对位置; 2、在揭煤地点测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性;,2019/7/2,50,3、预测有突出危险时,采取防突措施; 4、实施防突措施效果检验; 5、用远距离放炮或震动放炮揭开或穿过煤层; 6、在巷道与煤层连接处加强支护; 7、穿透煤层进入顶(底)板岩石。,2019/7/2,51,五、在地质构造破坏带应尽量不布置石门。如果条件许可,石门应布置在被保护
24、区或先掘出石门揭煤地点的煤层巷道,然后再用石门贯通。石门与突出煤层中已掘出的巷道贯通时,该巷道应超过石门贯通位置5m以上,并保持正常通风。,2019/7/2,52,六、石门揭穿突出煤层的设计,必须具有下列主要内容: 1、突出预测方法及预测钻孔布置、控制突出煤层层位和测定煤层瓦斯压力的钻孔布置;,2019/7/2,53,2、建立安全可靠的通风系统,并加强控制通风风流设施的措施。在建井初期,矿井尚未构成全风压通风时,在石门揭穿突出煤层的全部作业过程中,与此石门有关的其他工作面都必须停止工作。放震动炮揭穿突出煤层时,与此石门通风系统有关地点的全部人员必须撤至地面,井下全部断电,井口附近地面20m范围
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