新疆艾维尔沟矿区厚煤层地质构造防突浅析【3005字】
新疆艾维尔沟矿区厚煤层地质构造防突浅析
新疆艾维尔沟矿区是新疆维吾尔自治区重要的炼焦煤生产基地,该矿区位于新疆天山山脉,坐落在新疆吐鲁番盆地西翼,交通便利,距乌鲁木齐市130公里,距托克逊县120公里,隶属新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市达坂城区管辖。
1。1构造特点。新疆艾维尔沟矿区内出露地层比较复杂,主要有古生界的石炭系。二叠系以及中生界的三叠系和侏罗系地层,其中石炭系地层和侏罗系地层为断层接触,三叠系地层与侏罗系地层呈角度不整合接触。矿区受冰达坂-夏热嘎断裂和红五月桥断裂控制的影响和制约,其次一级逆断层发育[1],严重破坏煤层。古生代地层受西南翼断层切割的影响,向北逆冲在中生代侏罗系地层之上,在一定程度上形成叠瓦状推覆构造。岩层和煤层倾角为9-25度,受断层破坏影响个别露头局部变化比较大,与东西两端相比较,矿区中部岩层和煤层倾角比较平缓,并且深部倾角逐渐变陡。矿区地表水及地下水的主要补给源主要是高山积雪融水,第四系孔隙水。基岩裂隙水及构造破碎带裂隙承压水等含水类型在不同程度上影响煤层气运移。
1。2煤层及煤质。在整个矿区内,煤层的平均厚度为9米,并且中间润藏着干燥粉状的软煤层,纯煤总厚度最大为75。63米,最小为1。03米,平均32。20米。煤层比较稳定,并且多含夹矸;也有一些煤层属于不可采煤层。在物理性质方面,矿区内各煤层基本相同,煤岩组分主要是镜质,其平均含量高达83。71百分号,丝炭组分。黏土类平均含量为3。72百分号和12。1百分号。煤质以肥煤为主的气。肥。焦。瘦混合煤种,该种煤低灰及中灰。有害元素低。含油。热值高。由西向东煤类分布次为气煤。肥煤。焦煤。瘦煤[1]。
2重要因素分析
在多种因素综合作用下,其结果是煤与瓦斯突出,对于突出来说,地应力。瓦斯压力。煤体结构及地质构造等发挥着关键性作用。
2。1地应力对煤与瓦斯突出的激发作用。通常情况下,地应力主要包括原岩垂直应力。构造应力两种。其中原岩垂直应力受开采深度的影响和制约,比较明显的特征就是井巷掘进时显现地应力[2]。构造运动及形迹影响制约着构造应力。根据地应力实测结果显示,垂直应力。水平应力分别是金尼克理论值的1。05～1。78倍和2。69～4。76倍,并且分布不均匀。同时较大的剪应力存在于一些井田煤系地层内[3]。受残余构造应力的影响,进一步对突出起到激发的作用,进而在一定程度上极大地增加了煤与瓦斯突出的危险性。地应力还通过采掘活动形成的支承应力或集中应力激发突出,很容易造成事故。
2。2地质构造对煤与瓦斯突出的控制作用。地质构造。煤层埋深。煤质与厚煤层中的瓦斯压力。瓦斯含量之间的关系比较密切。瓦斯压力。瓦斯含量随着地质构造的复杂化,以及埋深的增加。煤体破坏严重等进一步增大。在采煤过程中,与突出临界值相比,由于工作面瓦斯压力与瓦斯含量比较高。因此,在采掘活动中,瓦斯放散初速度。煤强度等是诱发突出的关键因素。另外,在采掘过程中,瓦斯的放散速度决定于构造煤的发育程度。受采掘集中应力的影响,厚煤层出现卸压。破坏。变形等,吸附的瓦斯被快速的解吸,进而在一定程度上形成游离瓦斯,该游离瓦斯拥有巨大的膨胀能,受集中应力的激发,进而促进煤与瓦斯突出的发生。发展。
3矿区厚煤层地质构造防突措施的建议
由于艾维尔沟矿区坐落在天山山脉,受各期区域构造运动影响,矿区内构造较复杂,断裂较发育。在施工防突钻孔时瓦斯大。地应力大。打钻喷孔严重。卡钻。夹钻。高压水施工钻孔时遇见干燥粉状煤层不返水,在厚9米煤层中间分别在底板进入煤层2米中见第一层1米的干燥软煤层,进入5米煤层的时候见第二层2米厚干燥粉状煤层。对于矿区煤层来说,其构造条件在一定程度上影响了变质程度的发挥,同时断层可以切割煤层,进而煤层的连续性遭到破坏,进一步影响煤矿生产的正常进行,并且断层带附近也是瓦斯富集区,当瓦斯含量超过一定的限度后,容易造成煤与瓦斯突出,很难处理瓦斯与地应力,因此要做好以下防突措施。
3。1迎头综合防突措施。①排放钻孔。由于煤层较厚,对于巷道迎头,通常采用排放钻孔的措施进行相应的处理,如果煤层能够被排放钻孔穿透,并且终孔间距控制在2米,那么钻孔往往要达到好几百个,进而在一定程度上增加了钻孔的工程量,并且由于钻孔较长,进一步增加了施工难度。根据设计要求,需要在前期的迎头上设计的钻孔数量超过一百个,同时采取措施确保穿煤钻孔的终孔间距为2米。但是,在施工最后10个钻孔过程中,依然出现喷孔。卡钻现象。为了确保施工的安全性,通常情况下需要将巷道轮廓线两侧的控制范围扩大到15米,在迎头两侧分别建造1个巷帮钻场,在钻孔数量方面,钻场内设计补打钻孔共计83个,在整个施工过程中,前后施工的钻孔数量总共268个。②水力冲孔。由于煤层比较厚,坚固性系数较小,而对应的瓦斯压力比较大,在对迎头排放钻孔进行施工时,引发严重的喷孔。卡钻。顶钻。埋钻等现象。在进行钻孔施工时,由于施工难度比较大,因此穿透煤层的下向孔只是少数。在提钻作业完成后,在部分钻孔中依然存在严重的喷孔现象。在施工作业过程中,由于钻头旋转破煤,进而在一定程度上增加了煤粉量,由于水压不足,导致煤粉难以带出;随着钻杆的不断深入,煤粉与水之间逐渐混合成黏糊状,钻杆的旋转进一步受到制约,随着煤粉的不断积累,排水的难度逐渐增加,影响排水的通畅性。在这种情况下,当煤粉积累到一定程度,整个钻杆就会面临被卡住的危险,甚至出现卡钻现象。3。2石门顶板岩巷防突措施。受煤层厚度的影响和制约,在对迎头排放钻孔进行施工时,钻孔施工的难度进一步增大,迎头施工通常情况下只能深入煤层20-28米,对于整个揭煤区来说,难以对排放钻孔实施一次性保护。因此,对迎头排放钻孔进行施工时,需要沿煤层倾向,将1条顶板岩巷修建在迎头后部拐点处,在风井东翼回风巷的水平方向上,顶板岩巷的投影为15米,与煤层之间的垂直距离为10米;同时在岩巷中布置2个钻场,在钻场中对钻孔进行施工,对迎头钻孔未保护的区域实施控制,进而对整个揭煤区进行一次性保护,实现治理工作面区域性瓦斯的目的。
3。3顺层孔金属骨架及煤体固化措施。在施工过程中,由于煤层较厚,并且穿煤段区域比较长,整个穿煤段的突出危险性难以通过迎头测定的残余瓦斯压力进行准确的判断。因此,采用了探煤。施工顺层排放孔。掘进。探煤的循环进尺等方式对石门穿煤进行施工。在开展探煤工作的过程中,对于每个循环来说,探煤距离通常情况下需要控制在30米,对前方煤层的赋存状况进行准确的探明。在超前保护距离方面,对于巷道来说,其循环掘进需要控制在5米;顺层排放钻孔施工完毕排放一段时间后,开展效果检验工作。
3。4防突管理保障措施。①明确防护重点,落实防突责任制,确保管理的专业化。规范化。防突措施施工通常情况下由跟班队干部或班组长到现场实施跟班负责。由专业人员。区队正职对于严重突出区或构造带等实施现场跟班作业,对于现场的状况进行及时的掌握,同时迅速采取必要的应对措施,对现场进行指导。②在施工过程中,全面贯彻落实防突措施,以及严格执行钻孔施工。效果检验联合验收签字确认制度,进而在一定程度上确保防突措施工程落实到位。③在瓦斯管理过程中,遵守超前防范。及时应对“原则,全面执行瓦斯浓度超过0。7百分号的断电制度;对异常信息进行及时的捕捉,同时采取针对性措施对异常信息尽心管理,超前防范。④工作面煤层赋存。瓦斯涌出。措施施工等安全信息,通常情况下由区队技术员负责收集,同时对其进行及时的分析,并且严格执行请示。汇报制度。⑤全面落实科室。区队领导负责制,对于防突奖罚激励机制,奖罚等制度要严格落实,每季度兑现1次,不断激发全体员工工作的积极性。
新疆艾维尔沟矿区厚煤层地质构造防突浅析