揭開煤與瓦斯突出煤層的采煤施工方法

趙云祥

（龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司七星煤礦，黑龍江雙鴨山155100）

煤和瓦斯突出主要是由地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力及礦山壓力、瓦斯含量及瓦斯壓力、巖石及煤的物理力學(xué)性質(zhì)等因素相互作用的結(jié)果。我國(guó)煤和瓦斯突出煤層具有以下特征：一般發(fā)生在地質(zhì)變化較為劇烈、地應(yīng)力較大的地區(qū)，例如褶曲向、背斜的軸部和斷層破碎帶。煤質(zhì)松軟、干燥且瓦斯含量大、壓力高也可能導(dǎo)致突出。開采深度愈大，煤層越厚，傾角越大，突出的次數(shù)就越多，強(qiáng)度也越大。煤體受到外力震動(dòng)、沖擊時(shí)也可能出現(xiàn)突出。

預(yù)防煤和瓦斯突出的措施分為兩類，即區(qū)域性預(yù)防措施和局部預(yù)防措施。前者要開采解放層。后者中，突出煤層中的地應(yīng)力、瓦斯壓力均可能出現(xiàn)一系列的變化。地應(yīng)力降低，巖(煤)層出現(xiàn)移動(dòng)，煤體及其圍巖出現(xiàn)膨脹，孔隙率增加，透氣性增高，瓦斯得以排放，瓦斯含量減少，壓力降低。這些變化，可能解除煤和瓦斯突出的危險(xiǎn)。在解放層的影響范圍內(nèi)進(jìn)行巷道施工無(wú)突出危險(xiǎn)。

1 震動(dòng)爆破

震動(dòng)爆破是在掘進(jìn)工作面上多打眼，多裝藥，全斷面一次爆破，揭開煤層，并且利用爆破出現(xiàn)的強(qiáng)烈震動(dòng)，誘導(dǎo)煤和瓦斯突出，確保作業(yè)安全的方法。若震動(dòng)爆破未能誘導(dǎo)突出，則強(qiáng)大的震動(dòng)力會(huì)使煤體破裂，消除圍巖應(yīng)力和排放瓦斯，以避免突出。

在震動(dòng)爆破前，要使煤層瓦斯壓力不可大于1MPa。若壓力超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，可采用鉆孔排放瓦斯的措施把壓力降至1MPa以下，再用震動(dòng)爆破法揭開煤層。從震動(dòng)爆破揭開煤層的要求出發(fā)，巖柱的厚度越小越好，但要高于規(guī)定數(shù)值。在急傾斜煤層條件下，巷道底部和頂部巖柱的厚度基本相等，比較容易實(shí)現(xiàn)一次破除巖柱，但對(duì)傾角較小的煤層，為了給炸開巖石柱揭開煤層創(chuàng)造條件，在石門接近安全巖柱以后，要盡可能將工作面刷成和煤層傾角相近的斜面或臺(tái)階，如圖1所示。

圖1 刷斜面示意圖

1.1 石門揭煤震動(dòng)爆破的炮眼布置方法

炮眼個(gè)數(shù)較普通爆破的炮眼數(shù)多2個(gè)，而具體眼數(shù)要看巖柱情況確定。煤眼和巖眼要交錯(cuò)相間排列，順序爆破。煤眼和巖眼的比例一般為1︰2。炮眼的密度，巷道頂部通常不大于底部，周邊眼不小于中部。透煤炮眼深度要超過(guò)巖柱，如煤層相當(dāng)厚，可進(jìn)入煤層2～3m。石門周邊眼要適當(dāng)密一些，以確保爆破后石門周邊輪廓整齊，防止在修整石門周邊出現(xiàn)突出。巖眼眼底要距煤層100～200mm，不可透煤。如已透煤，要停止鉆進(jìn)，并在眼底填塞100～200mm長(zhǎng)的炮泥。

1.2 采用震動(dòng)爆破應(yīng)注意的問(wèn)題

第一，全部炮眼一次性起爆，炸開石門的全斷面巖柱和煤層的全厚。若第一次震動(dòng)爆破沒(méi)有全斷面揭開煤層，第二次爆破工作仍根據(jù)震動(dòng)爆破的規(guī)定進(jìn)行，直到全部揭開，并過(guò)完煤門以后為止。

第二，在發(fā)生工作面的巖層特別破碎、巖柱崩落和壓出、地壓加大、瓦斯涌出量劇增、溫度迅速下降以及出現(xiàn)震動(dòng)聲響等異常現(xiàn)象時(shí)，要馬上停止作業(yè)，人員撤離至安全地區(qū)。

第三，當(dāng)煤層厚度在lm以下時(shí)，要全部隨巖柱一次崩開。在煤層水平厚度為lm以上時(shí)，至少要有l(wèi)m的煤層隨巖柱揭出。

第四，在緩斜、傾斜煤層中沿煤層底板或頂板揭煤時(shí)，有時(shí)巖柱一次未全部揭開，留“門坎”或“門簾”。處理它們時(shí)，必須精細(xì)，如要打眼，要仔細(xì)關(guān)注突出預(yù)兆，在爆破時(shí)，必須根據(jù)震動(dòng)爆破的規(guī)定進(jìn)行。

第五，每次震動(dòng)爆破都必須對(duì)巖柱性質(zhì)、厚度、眼數(shù)、眼深、眼位、裝藥量、聯(lián)線方式、起爆順序、爆破效果等作詳細(xì)記錄，以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和分析。

第六，震動(dòng)爆破只得使用帶食鹽被筒的礦用安全炸藥。雷管事先要嚴(yán)格檢查和分組，在使用毫秒雷管時(shí)，其總延期時(shí)間不可超過(guò)130ms，裝藥后全部炮眼一定要填滿炮泥，爆破網(wǎng)路要進(jìn)行周密設(shè)計(jì)，保證不出現(xiàn)早爆或瞎炮等現(xiàn)象。

2 使用金屬骨架

金屬骨架是用于石門揭穿煤層的超前支架。在石門掘進(jìn)至距煤層2m時(shí)，停止掘進(jìn)，在其頂部和兩幫上打一排或兩排直徑為70～100mm，彼此相距200～300mm的鉆孔。鉆孔鉆透煤層并穿入頂板巖300～500mm，孔內(nèi)插入直徑為50～70mm的鋼管或鋼軌。鋼管或鋼軌的尾部固定在用錨桿支撐的鋼軌環(huán)上，也可固定在其他專門支架上，再一次揭開煤層。

金屬骨架能夠避免突出，是因?yàn)榻饘俟羌苤С辛瞬糠值貕杭懊后w本身的重力，使煤體穩(wěn)定性增加。同時(shí)金屬骨架鉆孔也可以起排放瓦斯作用，使瓦斯壓力降低。用金屬骨架時(shí)，通常配合震動(dòng)爆破，一次揭開煤層。

經(jīng)驗(yàn)表明，金屬骨架應(yīng)用在傾斜、瓦斯壓力不大的急傾斜薄煤層和中厚煤層，其效果非常好。在傾斜厚煤層中，由于骨架長(zhǎng)度過(guò)大，易于撓曲，不能有效阻止煤體的位移，因此預(yù)防突出能力不大。