煤矿掘进高浓度高压氮气涌出分析.docVIP

煤矿掘进高浓度高压氮气涌出分析 　　摘要：掘进工作面施工超前探水钻孔，高压氮气涌出。采取打钻探测对钻孔内气体进行检测和分析，采取打钻释放，边探边掘的施工工艺，保证了安全掘进。为该地区同类型含煤地层矿井掘进提供借鉴经验。 　　关键词：含煤地层；特殊区域 ；钻孔压力 　　中图分类号： TD82 文献标识码：A 　　1 概述 　　1.1 敬老院矿煤层地质概况 　　敬老院煤矿位于东胜煤田准格尔召—新庙矿区，东胜煤田是以三叠系上统延长组为基底的侏罗纪早、中期含煤建造，主要含煤地层为侏罗系中下统延安组。延安组为河流泛滥平原发展至湖滨平原相沉积。本井田位于东胜井田南部，为向南西倾斜的单斜构造，井田内煤层赋存稳定，不发育断层、褶皱、及岩浆岩侵入体，地质构造属简单类型。该井田煤层属浅埋深煤层，煤层瓦斯含量和涌出量小，绝对涌出量为0.08m3/min，煤层所处的瓦斯分带为氮气带。 　　1.2 8405工作面简要概况 　　8405采场为该矿4层煤西盘区首个回采工作面，设计倾向长220米，走向长2250米，运顺设计断面为4.2m*2.8m。运顺临近井田边界，与伊泰集团大地精煤矿相临，西北部临近满来梁井田，工作面切眼为井田边界，与满来梁井田相邻。回顺为本矿未采动区，与8406综采工作面回顺相邻，上覆三层煤不发育，无采空区。煤层最小厚度1.2米，最大厚度4.09米，平均厚度2.45米。 　　2 掘进超前钻孔高浓度、高压氮气涌出情况 　　8405运顺由我矿综掘一队负责掘进施工，由于该巷道为井田边界，掘进采取先探后掘的探放水措施，超前探孔施工设计如图所示。钻孔采用专用探水钻机施工，孔径42mm。2011年5月12日掘进至1646米处，白班在工作面右侧施工的超前探水钻孔时，发现孔内有异常气体排出，并且带压，作业人员及瓦检员立即向矿调度和相关领导汇报。瓦检员用理研检查孔内瓦斯浓度3.5%，工作面瓦斯浓度0.01%。矿领导了解到该地点情况后，研究采取的主要措施是立即停止该工作面掘进，由通风队进行现场观测，取样化验分析，地测科详查该区域地质资料及临近矿井采空区情况。 　　3 观测与分析措施 　　3.1 经现场观测发现，孔内气体向外排，气体外排压力为前进右帮孔294mmH20，使用光学瓦斯鉴定器测定孔内气体3.5%，氧气浓度为0%。有老空区气味。瓦斯便携检测无浓度。根据现场对探放水钻孔观测结果，初步认定为：⑴探孔打通了老采空区，老空区与相邻矿井存在自燃发火的采空区连通，向采空区注氮气引起钻孔气体高压排放现象。⑵特殊地质条件造成存在溶洞，积存大量气体、打钻过程中造成带压气体释放。 　　3.2 该区域地质及临近矿井采空区情况。该掘进工作面煤层及顶底板都非常正常，无任何变化，原始地质资料也无特殊地质构造。详查周边临近矿井，均无越界开采现象，不存在废旧老空区。 　　3.3 研究决定下一步措施如下： 　　3.3.1 将该工作面情况向集团分公司及当地上级主管部门汇报； 　　3.3.2 由综掘队继续向工作面前方及巷道两侧施工探孔，进行泄压释放，继续观测相关涌出气体参数，并取样化验分析，探孔覆盖工作面前方及巷帮两侧。各探孔施工参数情况如下表：钻孔布置形式同探放水钻孔，并在工作面后5-6米范围向巷帮两侧施工钻孔。计补打6个钻孔； 　　3.3.3通风队安排专人现场跟班，负责施工钻孔全过程的气体检查。瓦斯检查员对每个钻孔取样。现场检查各项气体浓度为：氧气2%、一氧化碳0%、二氧化碳0.1%、瓦斯3.2%、硫化氢0%，温度12，孔内向外排气。通过现场检测观测检查，发现孔内气体压力成衰减下降趋势，且下降较快，大约20mmH20/小时，10小时后钻孔压力均降到10mmH20以下。 　　3.3.4通风队负责对取样进行分析，具体分析情况见下表： 　　3.3.5高压气体涌出的综合判断分析：钻孔内气体主要为氮气，施工钻孔过程中，钻孔全程为坚硬质地煤，无塌孔现象，钻孔返水正常且未透异常空间空顶现象，可以排除遇地质溶洞现象；同时相临矿井无越界开采，不存在废旧老空区，钻孔压力衰减较快，气体无补给，可以排除遇老采空区情况。最后分析判断为：该区域含煤地层为侏罗纪中下统延安组，该地层为河流平原相沉积，属瓦斯分带的氮气带，成煤时积特殊存了大量氮气。施工钻孔时造成大量氮气的释放涌出。理研与便携和化验结果的误差的假象原因为：氮气浓度高、压力大、温度低等条件造成了光学瓦斯鉴定器测量错误显现瓦斯在3.5%左右。该地层含丰富有机物化石，在钻孔或掘进过程中破碎造成有机物腐蚀的采空区特有气味出现。 　　3.3.6根据分析结果，经矿研究决定在采取必要措施情况下可以继续掘进。具体措施如下： 　　（1）为防止工作掘进揭露煤体再有大量高浓度氮气突然涌出，在工作面后50米建一道临时板闭，只留皮带侧出货空间，行人侧留行人小门，运顺拉门口备