立井揭煤施工方案
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高家庄立井揭煤施工方案
一、突出指标的测定
根据立井的施工进度情况，确定在距离2号煤层法向距离8m 处停止掘进，进行2号煤层突出危险性预测。
预测方法采用综合指标法，要求对其压力、△P 、f 进行测定，其中压力在工作面向2号煤层施工钻孔、封孔测定，同时向4号煤层施工钻孔测定其压力；△P 、f 是从压力测定孔中取煤样送沈阳煤科院实验室进行测定。
测定压力及取样步骤如下：
1、在工作面断面布置5个测压孔，其中3个2号煤压力孔和2个3号煤压力孔，具体布置如下图和下表所示。
1号孔
3号孔
2号孔4号孔
5号孔
2号、4号煤层瓦斯压力孔平面布孔示意图
2号、4号煤层瓦斯压力孔沿煤层倾向上剖面布置图
2号、4号煤层瓦斯压力孔沿煤层走向上剖面布置图
二、临时抽放瓦斯抽放泵选型
1.瓦斯涌出量预测计算
立井揭煤时瓦斯涌出量的计算借鉴井下煤巷掘进时的计算方法。
该法认为在巷道掘进过程中，巷道周围煤层中应力平衡状态被破坏，煤体由内部到巷道煤壁之间产生了应力梯度。
与此同时，由于煤体被破坏，大量吸附瓦斯由吸附状态解吸而变为游离瓦斯，卸压带内煤体中瓦斯在压力梯度作用下，沿煤体裂隙向巷道中涌出。
此外，掘进时，提高了煤的瓦斯解吸强度，煤中瓦斯迅速涌入巷道。
因此，掘进巷道风流中的瓦斯来源于煤壁瓦斯和落煤瓦斯。
煤壁瓦斯涌出强度随着煤壁暴露时间的延长而降低。
通常，以一米巷道煤壁单位时间内涌出的瓦斯量来表示煤壁瓦斯涌出强度。
结合高家庄煤矿竖井揭煤时的实际情况，可以认为煤壁瓦斯在原始状态下被揭开，煤壁瓦斯涌出强度较巷道要大的多，且暴露时间基本上为零。
所以其煤壁瓦斯涌出量为：
[]
s X V s q Q daf B ⋅⋅+⨯=⋅=02016.00004.0026.0 采掘落煤瓦斯涌出量主要取决于落煤量、煤层瓦斯含量和煤的残存瓦斯含
量。
单位时间内掘进落煤瓦斯涌出量按下式计算：
)(10X X v s Q L -⋅⋅⋅=γ
必须指出，各井瓦斯涌出量应是放炮后的瞬间瓦斯涌出量。
在立井揭煤过程中，瓦斯涌出量会呈明显的不规律性。
在放炮揭煤时，由于煤体中的应力平衡状态被破坏，煤体被破碎成各种粒度的块状煤，大大增加了煤的解吸强度，瓦斯涌出量在短时间内将达到一个高峰值。
随着时间的增加，瓦斯涌出量会逐渐降低。
但由于存在多种不确定因素的影响，该峰值也不一定与上述预测值相符，而且上述数据也并不能准确标定整个掘进循环中的瓦斯涌出规律，它只能为立井掘进的安全生产提供参考数据。
在掘进放炮的生产过程中，应认真检查瓦斯浓度等参数，只有瓦斯浓度等参数值下降到安全值以下时才可以继续施工。
2.井筒揭煤预抽瓦斯方案
立井揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。
考虑到各煤层瓦斯参数情况及现场实际施工技术条件，高家庄煤矿立井揭煤的防突综合措施适合选择预抽瓦斯法，预抽瓦斯是立井揭煤采用的一种最有效的防突措施，在煤层透气性比较大，以及要求时间短的立井揭煤工作面尤其适用，在有条件的矿井应优先采用。
立井揭煤采用的预抽瓦斯防突措施是在排放钻孔措施自然排放瓦斯作用的基础上，通过抽放煤层中的瓦斯，加快瓦斯排放和煤体卸压速度，缩短立井揭煤的时间。
《防突规定》提出了“穿层钻孔预抽立井揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施”，当采用此区域防突措施时要求在距离煤层最小法向距离7m以前实施该区域措施，该区域防突措施的钻孔要求缓倾斜或近水平煤层控制立井巷道设计揭煤处的轮廓线外12m；同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m。
预抽瓦斯措施就是向突出煤层施工钻孔，钻孔直径以75~120mm为宜，需要时也可以采用不同直径的钻孔，但根据《防突规定》第八十九条要求，若钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施。
施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。
钻孔孔底间距一般取2～3m，在控制断面内均匀布置，钻孔参数按煤层倾角为15°计算。
在施工完孔后，进行封孔工作，钻孔采用水泥砂浆封孔，导气管用2"铁管，封孔段长度不得小于8m，封孔时应先固定铁管，以防其掉入孔中。
封孔结束待水泥砂浆凝固以后，通过软胶管连接分配器上，利用井上的临时抽放泵进行瓦斯抽放。
穿层钻孔预抽立井揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施示意图立井揭煤工作面采用预抽瓦斯防突措施时，钻孔直径一般75~120mm，立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m。
钻孔孔底间距应根据实际考察情况确定，经考察高家庄矿井立井揭煤工作面预抽钻孔孔底间距选为2m。
立井揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚，当不能一次打穿煤层全厚时，可分段施工，但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m，且进入煤层掘进时，必须至少留有5m的超前距离。
与抽瓦斯钻孔在揭穿煤层之前应当保持抽采状态。
立井揭煤工作面防突措施钻孔施工与穿层钻孔预抽立井揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施钻孔施工相似，只是钻孔控制范围为井筒四周轮廓线外至少5m，所以立井揭煤工作面防突措施钻孔施工方案参照穿层钻孔预抽立井揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施钻孔施工方案。
3.瓦斯抽放系统及设备选型
由临时泵站1的一段主管路分出两趟支管路分别为其两个立井抽放瓦斯服务。
在做穿层钻孔预抽立井揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施和预抽立井揭煤工作面局部瓦斯局部防突措施时，根据不同井筒所需管路沿井筒铺设好。
本设计上述主管路管材均为国家定型产品，也可以根据本矿井实际情况选择其他管材，但必须要符合相关规范要求后方可使用。
抽放系统需敷设φ350主管路各一趟；φ159支管路各一趟，即支管1和支管2。
移动泵站内主要瓦斯抽放管路连接采用螺栓紧固法兰盘连接方式，中间夹橡胶垫圈；因瓦斯管道一般工作压力不高，其余管路可以考虑使用快速接头的方式连接，降低抽放管路安装工程量。
通过计算，临时泵站1抽放系统所需抽放选用250m3/min的抽放泵，故选两台2BEC52型矿用瓦斯抽放泵为本矿井临时泵站瓦斯抽放工作服务。
抽放瓦斯泵站除应配置管路系统的控制阀门、测压嘴、孔板流量计和负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设施：
抽放瓦斯泵站内设置两台冷却循环水泵，给水环式真空泵供应工作用水并冷却水环式真空泵的轴温，每个泵站内设计选用BQW15-22-3.0型潜水泵两台，一台工作一台备用。
三、防突措施制定和技术实施
1．防突整体方案设计
2.井筒揭煤局部防突措施的制定
通过施工前探钻孔准确掌握立井掘进工作面与煤层之间的距离、煤层厚度、煤层倾角等赋存条件后继续边探边掘工作，且前探钻孔的超前距离不得小于5m，前探钻孔数量可以根据实际情况确定，但不得少于2个，准确探测出2号煤层层位并保证掘进工作面与其法线距离不小于5m。
当立井掘进工作面掘进至距煤层法线距离5m前停止掘进，对2号煤层进行第二轮井筒揭煤工作面突出危险性预测，立井揭煤工作面突出危险性预测一般选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其它经试验证实有效的方法对工作面进行突出危险性预测。
井筒工作面防突措施是针对采取井筒揭煤区域防突措施后（或区域预测无突出危险掘进至法向距离5m时）经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突措施。
其有效作用范围一般仅限于井筒揭煤工作面周围的较小区域。
3．井筒揭煤前最后验证
揭煤工作面防突措施效果检验，防突措施效果有效后，将井筒工作面掘进至距突出煤层最小法向距离2m（岩石破碎带应增加）时停止掘进，对井筒揭煤工作面进行防突措施的最后验证，即对前面所有运用作为防突措施影响范围内对井筒揭煤工作面突出危险性的进一步预测，以提高防突措施的可靠性。
进行井筒揭煤工作面进行防突措施效果最后验证时，根据规定要求可以选择揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法。
本次揭煤选用钻屑瓦斯解吸指标法对井筒揭煤工作面防突措施进行效果检验，检验孔数为5个，分别位于井筒揭煤区域煤层倾向的井筒边缘上部2m、中部措施孔中间、井筒边缘下部1m和井筒揭煤区域煤层走向上井筒两侧1.5m。
只有检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，且未发现其他异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效，必须采取补充措施。
