“有掘必探、先探后掘”技术措施在深部矿井开采中的应用

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“有掘必探、先探后掘”技术措施在深部矿井开采中的应用
摘要:本文论述了深井开采,采取“有掘必探、先探后掘”技术措施的必要性,及取得的良好效果。

关键词:有掘必探先探后掘
近年来由于采煤高可靠性、大功率设备的不断更新完善,煤矿安全高效建设的步伐也在逐步加快,龙煤鸡西分子公司,至2010年,年产量已达到1500万t以上,公司拥有的十二个生产矿井和一个建设矿井,平均采深已达到700m以上,采深的逐步加大,使地质环境更加复杂。

根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿防治水规定》的有关规定,结合深部开采的特点,为保证矿井安全生产,为超前探测工作面前方、侧帮及顶底板一定范围内的地质构造、老空积水、构造导水、煤岩动力现象及没有编号的煤层,公司规定所有掘进工作面都必须严格执行“有掘必探、先探后掘”的技术措施。

1 深井开采面临的安全问题
由于深部岩石所处“三高”“一扰动”的特殊环境,深部工程岩体产生的冲击地压、岩爆、瓦斯突出、顶板大面积来压、突水等突发性工程灾害,发生的几率也将越来越高。

而且往往发生在采掘活动结束后的一段时间内,具有明显的瞬时突发性和不可预测性,对深部资源的安全高效开采形成了潜在的安全威胁。

2 深井开采灾害常用的防治方法
2.1 煤与瓦斯突出
煤巷掘进工作面,煤与瓦斯突出的防治优先选用超前钻孔,松动爆破、水力疏松,石门揭煤工作面的防突措施一般采用预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化。

2.2 冲击地压
冲击危险的解危措施一般有卸压爆破、煤层注水、钻孔卸压、定向裂缝、其它防护措施。

钻孔卸压是较为经济适用、可操作性强、见效快较快的防治冲击地压措施之一,煤(岩)体钻孔可以释放煤(岩)体中积聚的弹性能,消除应力升高区。

在支撑压力区域内,用大直径钻头钻孔,降低其应力值,而钻孔局部范围出现小的应力集中,当局部小的应力集中超过钻孔壁的强度时,随着时间的推移,钻空间煤体被风化与压裂,结果使每个钻孔周围直径为D的范围内卸压。

2.3 探放水
矿井开采进入深部以后,岩溶水压将随着采深加大而逐步升高,在采深大于1000m时,其岩溶水压将高达7MPa,甚至更高。

岩溶水压的
升高,使得矿井突水灾害更为频繁、严重。

原来不导水的构造裂隙带将转变为导水裂隙p根据深井开采灾害通用防治方法,有超前钻孔、钻孔卸压,以及水力疏松、煤层注水、卸压爆破等防治方法,其实质是破坏煤、岩体的完整性、连续性;降低其积聚弹性能的能力,使弹性能、地应力、瓦斯压力、瓦斯得到释放。

“有掘必探、先探后掘”的目的和意义可概括为“三防、一探”即防冲击地压、防治煤与瓦斯突出、防治水,探构造。

防治措施中,超前钻孔是最经济、适用、简便易行的防治深井开采灾害方法。

4 技术措施的制定
4.1 措施执行原则及要求
(1)各矿按照公司的要求制定本单位“有掘必探、先探后掘”工作管理规定,并以矿文落实到各生产单位。

(2)井下所有掘进工作面都必须执行“有掘必探、先探后掘”的规定。

对于个别工程量较小(小于20m)的单项工程,地质资料完全清楚的情况下,经矿总工程师审批后,可不进行钻探工作。

(3)探测工作坚持“物探先行、钻探验证”和“物探、钻探”相结合的原则,首先开展物探工作,以便于有针对性的采取钻探工作。

4.2 钻探施工要求
(1)全岩工作面沿巷道方向施工一个长孔,孔深不小于50m,钻孔直径不小于75mm、超前距离不小于10m(余孔深度)。

对于工作面前进方向的侧帮及顶、底板,根据地质资料和物探情况确定钻孔的个数和参数。

(2)煤与半煤岩工作面沿煤施工钻孔三个(前方、两帮),钻孔深度不小于30米,钻孔直径不小于75mm、终孔水平投影间距不小于7米,超前距不小于10m(余孔深度)。

对顶底板情况根据地质资料和物探情况确定钻孔的个数和参数。

⑶前探钻孔不能替代防突措施孔和探放水孔,防治突出和探放水要专门编制设计和措施,可以涵盖钻探孔。

⑷钻探工作的设计和安全技术措施要编制到《作业规程》中,每次钻探作业时,必须有专业人员现场记录,地测部门根据现场情况提供地质预报及《停掘通知单》和《允许掘进通知单》。

⑸钻探工作由施工单位和地质部门分别做好记录,并建立台帐以备查询。

4.3 其它
严格执行《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿防治水规定》有关规定。

5 钻探设备选择
根据钻探要求,为全公司150个掘进队组配备了设备。

煤及半煤工作面配备使用ZQSJ-90/2.4、ZQSJ-100/3.0、ZQSJ-140/4.1等型号的手持式风动钻机,全岩掘进面配备ZLJ-640、ZQJ-150/2、ZQJC-200/1等矿用钻机。

6 结论
鸡西分公司采取“有掘必探、先探后掘”技术措施后,在执行过程中坚持以电磁辐射仪、物探仪、瓦斯解析仪等仪器,首先进行物探,当达到临界值以上或探测前方有构造、水等特殊情况时,根据情况有针对性开展钻探工作,和钻孔卸压的防治措施。

做到了“物探先行,有疑必钻”。

对深部开采不可预见的突发性灾害,起到了积极有效的预防作用。