高突工作面被保護區域沿空掘進防突設計及效果

劉玉堂

（平煤集團股份有限公司 四礦，河南 平頂山 467000）

1 礦井基本情況

平煤股份四礦位于平頂山市西約6km處，礦區走向長3.8km，傾向寬 4.6km，總面積 4.6km2。 礦區為低山丘陵地形，地面標高+160～+505，井田基本上是走向北西，傾向北東，傾角平緩的單斜構造。礦井開采丁組、戊組、已組、庚組煤，分別是丁56合層、丁 6、戊 8、戊 910 合層、戊 10、已 15、已 16、已 1617 合層、庚20煤層。礦井瓦斯等級為突出。其中丁56、丁6、已16、已1617合層為突出煤層。

2 礦井瓦斯治理理念

四礦在區域瓦斯治理中主要以開采保護層為主，堅持“應保必保”，強制開采保護層的區域瓦斯治理理念。根據近幾年的區域治理經驗積累，充分研究丁組、戊組、己組、庚之間瓦斯含量及賦存條件，煤組、煤層之間距離、巖性，按照區域治理原則，調整礦井生產布局，優化工程設計，瓦斯治理由局部治理向區域治理轉變：己組煤層首先開采無突出危險己15煤層作為上保護層解放己16.17突出煤層; 戊組煤層優先開采戊8煤層，復式解放下覆戊9.10高瓦斯煤層以及上覆丁5.6突出煤層。提高區域性瓦斯治理效果，消除煤層瓦斯突出危險性。

3 工作面概況

丁56-19170掘進工作面位于丁九采區東翼下部，南部丁5.6-19150采面(已回采結束)相鄰，北部丁 56-19190采面已回采結束，西與丁九回風、丁九軌道及丁九皮帶下山相通,東至一、四礦井田技術邊界。垂深620～835米。丁5.6-19150工作面可采走向長770m，傾斜長139m，其中機巷可采長度為781m，外段采用 5.0x3.0m 的錨網斷面支護， 容重 1.4t/m3， 圈定面積107030m2，工業儲量 47.4 萬噸。煤層傾角 5.8～6.5°,平均 6.2°。 該工作面為突出工作面，但于由下覆戊8-19190工作面已回采完畢，兩工作面層間距為79m左右，屬于被保護層工作面，且工作面上、下區段已回采完畢，沿空掘進。按卸壓角60°劃定，在該工作面采止線46m以東區域在保護層有效保護范圍內，由于丁5-6-19170工作面的下保護層戊8-19190保護層工作面跳切眼影響丁5-6-19170機巷中段有151m沒有處于保護范圍內（但是屬于沿空巷道）。

圖1 工作面被保護區域示意圖

4 工作面防突設計

根據保護區域劃分，將工作面劃分為三個段，并制定針對性的防突措施，進行分段管理。

4.1 丁 5-6-19170機巷外段 （257m）。 外段沿丁 5-6-19190風巷掘進到-3+8m位置，該區域處于戊8煤層保護范圍，掘進期間根據 《防治煤與瓦斯突出規定》、《平煤股份公司防治煤與瓦斯突出實施辦法》要求對巷道前方和實體煤側進行連續預測。

4.2 丁 5-6-19170 機巷中段（151m）。中段（151m）處于未保護范圍內，沿丁5-6-19190風巷-5掘進到-7+5m位置，對巷道前方和實體煤側進行連續預測，掘進期間在工作面布置3個孔深不少于15m的超前排放鉆孔，鉆孔呈扇形布置，下幫為防止與采空區打透，輪廓控制在2m；上幫控制輪廓線以外8m；中間鉆孔垂直工作面煤壁，并留有不少于10m超前距。

4.3 丁5-6-19170機巷上述408m外，其余巷道均處于下保護層戊8-19190保護層工作面的保護范圍內，掘進期間執行驗證進尺。

預測孔布置及預測方法：預測孔3個，其中巷道上下幫各0.5m布置一個，由于丁5-6-19170機巷為沿空掘進，凈煤柱寬度為3.3m，為防止下幫預測孔穿透丁5-6-19190風巷，下幫預測孔終孔位置在巷道輪廓線2m位置，；上幫預測孔終孔控制到巷道輪廓線外3.0m處，；中間孔沿巷道走向布置，三個預測孔孔徑42.0mm，走向投影孔深8.5m。選用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標預測突出危險性。臨界值分別為3.5L/min和6.0kg/m。當3個預測孔指標參數均小于臨界值時，工作面視為無突出危險工作面，允許進尺6m，留2.5m預測超前距。

區域驗證孔布置及驗證方法參照預測孔，若驗證孔指標參數均小于臨界值時，工作面視為無突出危險工作面，其允許進尺為25m。

圖2 丁5-6-19170機巷驗證（預測）孔布置示意圖

5 掘進期間各項防突指標

5.1 外段驗證指標

（1）q 最大值為 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，遠小于臨價指標（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預測孔時，沒有出現夾鉆、頂鉆、噴孔等動力現象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監控系統統計，該段掘進機落煤期間瓦斯最大值0.18%,并且非生產狀態與生產狀態下瓦斯值相差不大于0.1%,瓦斯未出現因掘進落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量測定情況：外段掘進期間，對工作面進行了三次現場取樣測定原始瓦斯含量，結果分別為1.95m3/t、1.06m3/t、1.48m3/t。

5.2 中段預測指標

（1）預測 q 最大值為 0.8（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，小于臨價指標（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預測孔時，沒有出現夾鉆、頂鉆、噴孔等動力現象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監控系統統計，該段掘進機落煤期間瓦斯最大值0.25%,瓦斯未出現因掘進落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量測定情況：外段掘進期間，對工作面進行了二次現場取樣測定原始瓦斯含量，結果分別為1.87m3/t、1.52m3/t。

（4）超前鉆孔執行情況：中段掘進期間共執行超前排放鉆孔措施50次，施工超前排放鉆孔150個，在施工超前排放鉆孔時未出現過異常動力現象。

5.3 里段驗證指標

（1）q 最大值為 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，遠小于臨價指標（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預測孔時，沒有出現夾鉆、頂鉆、噴孔等動力現象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監控系統統計，該段掘進機落煤期間瓦斯最大值0.15%。

（3）瓦斯含量測定情況：里段掘進期間，對工作面進行了三次現場取樣測定原始瓦斯含量，結果分別為 1.27m3/t、1.39m3/t、1.17m3/t。

6 結論

保護層工作面由于地質構造，會出現遺留煤柱現象，通過合理的計算，確定被保護范圍以及受煤柱影響而出現的未保護范圍，在被保護層生產作業期間，制定出針對性的防突措施，使防突措施做到有的放失，確保防突工作面安全生產。