金黃莊煤礦石門安全快速揭煤技術(shù)應(yīng)用

劉德春

摘 要：金黃莊礦業(yè)后一采區(qū)所開(kāi)采的B2、C1煤層均為突出煤層，且開(kāi)采區(qū)域均為突出危險(xiǎn)區(qū)。在首采面的準(zhǔn)備過(guò)程中，成功實(shí)現(xiàn)了石門安全快速揭煤層，成為石門揭穿突出煤層的成功典范與可行模式。

關(guān)健詞：石門;安全快速;揭煤;技術(shù)應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.058

金黃莊礦業(yè)后一采區(qū)所開(kāi)采的B2、C1煤層均為突出煤層，且開(kāi)采區(qū)域均為突出危險(xiǎn)區(qū)。在首采面的準(zhǔn)備過(guò)程中，成功實(shí)現(xiàn)了石門安全快速揭煤層，成為石門揭穿突出煤層的成功典范與可行模式。

1 掌握現(xiàn)場(chǎng)基本情況

（1）賦存情況。為準(zhǔn)確掌握揭煤段地質(zhì)情況，在石門施工至距煤層頂（底）板法距20m、10m前應(yīng)分別進(jìn)行前探，并有鉆孔進(jìn)行取芯。前探鉆孔施工過(guò)程中，地質(zhì)人員現(xiàn)場(chǎng)跟班，詳細(xì)記錄鉆孔開(kāi)孔位置、見(jiàn)煤深度、止煤深度、孔深，同時(shí)記錄施工期間有無(wú)噴孔、吸鉆、頂鉆等異?，F(xiàn)象，確切掌握煤層賦存條件、頂?shù)装鍘r性、構(gòu)造及瓦斯等。

（2）測(cè)壓、取樣結(jié)果。為準(zhǔn)確掌握前方煤層的瓦斯情況，在石門迎頭距煤層頂（底）板法距10m前，施工測(cè)壓鉆孔測(cè)定揭煤區(qū)域煤層瓦斯壓力（可利用前探鉆孔），其中至少一個(gè)測(cè)壓鉆孔布置在巷道輪廓線外15m。測(cè)壓鉆孔與其他鉆孔見(jiàn)煤點(diǎn)間距不少于5m，并取煤層煤樣3.5～4.0Kg化驗(yàn)，測(cè)定煤層瓦斯放散初速度（△P）、煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f）及a、b吸附常數(shù)值等，并使用DGC瓦斯含量直接測(cè)定裝置測(cè)定煤層原始瓦斯含量。

（3）控制好安全巖柱。為了準(zhǔn)確控制安全巖柱，防止誤穿煤層，在巷道距煤頂（底）板法距5m開(kāi)始，每循環(huán)在迎頭兩側(cè)垂直于煤層傾斜方向打2個(gè)深度不小于4.0m的超前鉆孔進(jìn)行“邊探邊掘”，每循環(huán)進(jìn)尺后，控制安全巖柱（法距）始終不得小于2m。

2 實(shí)施各類技術(shù)措施

（1）遠(yuǎn)距離爆破揭煤。在揭煤巷道迎頭距離煤層頂（底）板法距2m開(kāi)始，直至穿過(guò)煤層進(jìn)入煤層底（頂）板最小法距2m止，必須執(zhí)行遠(yuǎn)距離爆破揭煤措施。遠(yuǎn)距離爆破揭煤放炮位置距離迎頭不小于300m，每個(gè)通向揭煤地點(diǎn)的通道必須設(shè)置警戒。揭煤放炮30分鐘后方可進(jìn)入迎頭檢查放炮情況。

（2）執(zhí)行區(qū)域綜合防突措施。在揭煤區(qū)域按設(shè)計(jì)施工區(qū)域防突措施，鉆孔封孔前必須把鉆孔內(nèi)煤、巖粉用壓風(fēng)吹干凈，確保鉆孔封堵嚴(yán)密。為確保抽采效果，可采用水力沖孔措施對(duì)預(yù)抽鉆孔進(jìn)行沖孔，沖孔也可根據(jù)抽采效果變化逐步實(shí)施。鉆孔施工結(jié)束及時(shí)合茬抽采，孔口負(fù)壓不得低于13kPa。鉆孔施工結(jié)束后及時(shí)繪制鉆孔竣工圖，對(duì)于控制范圍內(nèi)間距較大的鉆孔進(jìn)行補(bǔ)孔。執(zhí)行區(qū)域防治措施后，必須進(jìn)行效果檢驗(yàn)。效果檢驗(yàn)采用實(shí)測(cè)殘余瓦斯壓力Pc和殘余瓦斯含量Wc方法。

（3）各類安全防護(hù)設(shè)施。在距工作面10～15m范圍內(nèi)安設(shè)能覆蓋巷道全斷面的凈化噴霧1道，迎頭往后50m范圍內(nèi)安設(shè)能覆蓋巷道全斷面的凈化噴霧2道。掘進(jìn)工作面30m范圍內(nèi)炮前、炮后、出矸（煤）期間必須灑水滅塵。

在距揭煤巷道迎頭退后60～200m處回風(fēng)側(cè)設(shè)置一組隔爆水袋，其容量保證每平方米不少于200L水量，并安排專人維護(hù)管理。

在工作面迎頭退后25～40m處、放炮地點(diǎn)、回風(fēng)巷道有人作業(yè)地點(diǎn)分別安設(shè)一組可供10～15人使用壓風(fēng)自救裝置，壓風(fēng)自救裝置與壓縮空氣管路連接，平均每人的壓縮空氣供給量不得少于0.1m3/min，且保證供風(fēng)正常。

反向風(fēng)門嵌入巷道周邊巖石的深度不得小于0.2m;墻垛厚度不得小于0.8m，通過(guò)反向風(fēng)門的風(fēng)筒、水溝等必須有逆向隔斷裝置。人員進(jìn)入工作面時(shí)必須把反向風(fēng)門打開(kāi)、頂牢;遠(yuǎn)距離放炮及無(wú)人作業(yè)時(shí)，反向風(fēng)門必須關(guān)閉。

在揭煤范圍的所有工作人員都必須接受防突知識(shí)培訓(xùn)，熟悉突出預(yù)兆，避災(zāi)路線，會(huì)使用隔離式自救器。所有進(jìn)入揭煤區(qū)域施工人員，必須佩戴隔離式（化學(xué)氧/壓縮氧）自救器，并會(huì)熟練使用。

3 揭煤應(yīng)用實(shí)例與對(duì)比

-800m運(yùn)煤上山下車場(chǎng)石門揭B2煤。金黃莊礦井后一采區(qū)運(yùn)煤上山下車場(chǎng)石門，標(biāo)高-799.0m。該石門施工方向由B2煤層頂板進(jìn)入C1煤層底板，巷道設(shè)計(jì)斷面為直墻半圓拱型錨網(wǎng)噴支護(hù)，巷道規(guī)格：寬×高=4.6m×4.1m。在后一采區(qū)回風(fēng)上山下車場(chǎng)和第三中部車場(chǎng)軌道上山繞道內(nèi)對(duì)后一采區(qū)運(yùn)煤上山下車場(chǎng)（-800m）石門揭煤處的煤層賦存情況進(jìn)行了探查，并對(duì)第三中部車場(chǎng)軌道上山繞道內(nèi)施工的鉆孔進(jìn)行了測(cè)斜驗(yàn)證，根據(jù)鉆孔實(shí)測(cè)資料和三維地震勘探綜合分析，后一采區(qū)運(yùn)煤上山下車場(chǎng)（-800m）石門揭煤處煤層厚度2.5m，煤層傾角18.5°，煤層賦存正常，未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造。

根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《金黃莊礦-800石門鉆場(chǎng)突出參數(shù)檢測(cè)報(bào)告》提供的資料，運(yùn)煤上山下車場(chǎng)石門B2煤層瓦斯含量為8.66m3/t、距B2煤層10m位置，測(cè)得煤層瓦斯壓力0.65 MPa、煤的堅(jiān)固性系數(shù)f為0.39、瓦斯放散初速度Δp為9.1。

揭煤期間，巷道采用4臺(tái)2×30KW局扇，2臺(tái)使用，2臺(tái)備用，一路Φ800mm膠質(zhì)風(fēng)筒從井底車場(chǎng)局扇供風(fēng);兩路從后一采區(qū)運(yùn)煤上山下車場(chǎng)開(kāi)門處以北局扇供風(fēng)，迎頭風(fēng)量700m3/min。

運(yùn)煤上山下車場(chǎng)法距10m探煤位置設(shè)計(jì)在導(dǎo)1點(diǎn)前18.3m位置及在-757軌道上山繞道，對(duì)B2煤層產(chǎn)狀進(jìn)行了探查。

在前探測(cè)壓鉆孔施工過(guò)程中取煤樣送中國(guó)礦業(yè)大學(xué)進(jìn)行煤樣分析，化驗(yàn)煤層的Δp、f、a、b值及煤層瓦斯含量，化驗(yàn)結(jié)果如下：

根據(jù)《專項(xiàng)防突設(shè)計(jì)》，運(yùn)煤上山下車場(chǎng)（-800m）石門工作面距B2煤層法距7m處停掘，在迎頭退后2m施工專用瓦斯抽采巷，在專用瓦斯抽采巷施工穿層抽采鉆孔238個(gè)，鉆孔工程量為4236.1m，鉆孔終孔穿過(guò)B2煤層底板0.5m，措施孔控制到巷道輪廓線外12m且控制范圍的外邊緣到待掘巷道輪廓線最小距離不小于5m的所有煤體。措施孔按抽采半徑1.5m，在控制范圍內(nèi)均勻布孔。所有抽采鉆孔均嚴(yán)格按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行開(kāi)孔和驗(yàn)收，保證鉆孔成孔質(zhì)量，確保抽采效果。根據(jù)鉆孔反演圖，對(duì)鉆孔未控制的范圍和鉆孔法向間距大于3m地點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)打鉆孔，補(bǔ)打鉆孔41個(gè)，鉆孔工程量為1012.3m。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)鉆孔瓦斯總抽排量為43017.39m3，其中打鉆期間風(fēng)排瓦斯量為9907.2m3，抽采瓦斯量33110.19m3，瓦斯抽排率為47.62%。用煤體殘余瓦斯含量Wc、殘余瓦斯壓力Pc對(duì)采取的防突措施進(jìn)行效果檢驗(yàn)。在預(yù)抽區(qū)域的上部、中部、下部和兩側(cè)共施工5個(gè)效檢孔。測(cè)定殘余瓦斯壓力Pc=0，殘余瓦斯含量Wc=4.1265m3/t。

總之，通過(guò)采取合理的區(qū)域性治理措施，在揭煤過(guò)程中未發(fā)生瓦斯超限事故及預(yù)測(cè)臨界值現(xiàn)象，掘進(jìn)過(guò)程中回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.02～0.1%，自采取區(qū)域防突措施至巷道掘進(jìn)至距煤層底板法距5m共計(jì)用時(shí)68天，其中預(yù)抽44天。達(dá)到了安全、快速揭煤的效果。endprint