煤礦井下工作面區域綜合防突措施研究

薛亞軍

摘 要：針對二1煤層瓦斯壓力大、含量高的情形，為了確保工作面的安全高效的開采和礦井的采掘平衡，預防瓦斯災害事故，文章根據11061工作面的實際情況，計算了該工作面的通風量，并確定了11061工作面的區域和局部綜合防突措施，通過通風和瓦斯預抽的雙管齊下，杜絕礦井瓦斯事故，對防治瓦斯集聚、煤與瓦斯突出，確保礦工生命安全和礦井安全開采具有重要意義。

關鍵詞：煤礦井下工作面區域；綜合防突；措施

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0175-02

我國煤炭資源儲量豐富，20世紀煤炭在我國一次能源消耗構成中占比達到75%～80%，因此，煤炭在我國能源中的主體地位不會改變，對煤炭安全高效開采的研究仍然具有重要的意義。煤與瓦斯突出是指煤礦地下采掘過程中，在很短的時間內，從煤壁或巖壁內向采掘空間突然噴出大量的煤與瓦斯的現象，煤與瓦斯突出事故不但能夠破壞井下設施、掩埋現場工作人員，還可能使風流逆轉、瓦斯積聚，造成工作人員窒息死亡，甚至引起瓦斯爆炸事故，是井下嚴重的自然災害之一。

方山礦二1煤新井前身是白廟集團方山礦二1煤新井，是方山礦的接替井，隨著開采深度的增加，二1煤層的瓦斯含量和壓力都在增加，據223勘探線鉆孔瓦斯資料計算，甲烷含量變化梯度為54.93 m/m3/t.daf，百米增長率為1.82 m3/t.daf。據2010年3月河南理工大學提交的《河南平禹煤電有限責任公司方山礦二1煤層煤與瓦斯突出鑒定報告》，二1煤層的煤屬于Ⅲ～Ⅳ類破壞煤體，煤層堅固性系數（f）為0.12～0.19，瓦斯壓力為0.35～1.74 MPa，瓦斯含量為10.74～12.08 m3/t，鑒定方山新井二1煤層為突出煤層。

1 區域措施選取可行性分析

1.1 保護層開采可行性分析

二1煤層頂板巖層為大占砂巖平均厚度為11 m，無法開采。二2煤層下距二1煤層25 m，煤層厚度變化范圍為0.10～0.23，不具備保護層開采的條件。二3煤層下距二1煤層34m厚度變化范圍為0～0.31 m，平均厚度為0.08 m，不具備保護層開采的條件四4煤層下距二1煤層240 m距離過遠起不到卸壓的保護作用。一組煤包括一1～一8煤層，在二1煤層以下70m處，煤層賦存不穩定，只有局部可采，因此不選擇一組煤作為二1煤層的保護層。

根據上述綜合分析，二1煤層不具備開采保護層的條件，只能采用預抽瓦斯的方法進行區域瓦斯治理。

1.2 施工底板預抽巷道可行性分析

我礦水文地質條件較復雜，底板下伏有六個含水層，均屬底板進水的灰巖巖溶裂隙含水層。底板直接充水含水層的富水性明顯強于頂板含水層，開采二1煤時具有發生底鼓突水的威脅；但是由于近年通過施工疏水降壓，底板承壓水，水位不斷降低，目前水壓在2.6 MPa左右，經過計算和論證，采用低抽巷施工預抽煤層鉆孔治理瓦斯具備可行性。

1.3 施工高位抽放巷可行性分析

根據礦井開采情況，二1煤層直接頂板多為泥巖及砂質泥巖，偶為粉砂巖或炭質泥巖，老頂一般為中粒長石石英砂巖（Sd），頂板水水量不大，對巷道施工影響不大，且頂板巖性好，便于頂板管理。因此，施工高位抽巷預抽煤層鉆孔治理瓦斯條件較充足。

根據上述3種情況結合相關文件規定綜合分析后，最后決定采用（底板）穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的區域防突措施進行區域消突工作。二1-11061回采工作面瓦斯主要來源于本煤層、采空區。煤層瓦斯經采動影響后，下部煤層瓦斯涌入采場、巷道和采空區。

2 區域措施效果檢驗

2.1 相關規定

①根據《防治煤與瓦斯突出規定》55條規定：對穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區域防突措施進行檢驗時，在煤巷條帶每間隔30～50 m至少沿工作面方向布置1個檢驗測試點。測定殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。②根據《防治煤與瓦斯突出規定》53條規定：在效檢期間若打鉆出現了噴孔，頂鉆及其他明顯突出預兆時，發生明顯突出預兆的位置周圍半徑100 m內的預抽區域判定為措施無效。③若煤層殘余瓦斯壓力<0.74 MPa，瓦斯含量<8 m3/t說明措施有效。

若煤層殘余瓦斯壓力≥0.74 MPa，瓦斯含量≥8 m3/t說明措施無效。繼續采取區域措施消。

2.2 效果檢驗鉆孔布置方式

二1-11061機巷效果檢驗鉆孔布置方式：沿二1-11061機巷走向方向，每隔30 m布置3個效果檢驗點一個布置在巷道中部，另一個布置在巷道兩側輪廓線15 m范圍內。

3 區域措施效果驗證

3.1 相關規定

根據平禹煤電公司平禹通便[2010]37號便函要求和《防治煤與瓦斯突出規定》第75、76條規定：選用鉆屑指標法和復合指標法進行工作面突出危險性預測（效檢），預測（效檢）兩個指標分別為：鉆屑瓦斯解吸值△h2、鉆屑量S和瓦斯涌出初速度q。

①鉆屑瓦斯解吸指標法（△h2），臨界值定為干煤180 Pa（濕煤140 Pa）；即△h2<180 Pa無突出危險，△h2≥180 Pa有突出危險；②瓦斯涌出初速度（q值），臨界值定為4.5 L/min；即q< 4.5 L/min為無突出危險，q≥4.5 L/min為有突出危險。③鉆屑指標（S）臨界值定為5 kg/m； 即S<5 kg/m為無突出危險，S≥5 kg/m為有突出危險。④若驗證期間煤層鉆孔中進行鉆孔作業時發現了噴孔、頂鉆及其他明顯突出預兆時視為具有突出危險性。

3.2 鉆孔布置方式

沿工作面掘進方向布置三個驗證鉆孔，驗證鉆孔投影長度為10 m，3個鉆孔均平行布置在工作面軟分層當中，左右兩幫鉆孔終孔控制到巷道輪廓線外4 m，驗證鉆孔直徑42 mm。

3.3 物探及超前探預測

在執行綜合防突措施的基礎上為保證消突工作安全進行和掘進及回采期間因地質構造突然出現變化造成的不良影響，首先利用瑞力波進行前探，了解工作面前方地質情況。然后在工作面執行深孔前探，掌握工作面前方實際地質情況，設計鉆孔不少于3個，必須保證正前投影孔深不小于80 m，每執行一次超前鉆探，允許進尺40 m，保留40 m超前鉆探距。前探孔保證在100 m以上，每個循環保留40 m的超前距。在進行前探作業時，如果有跡象表明已經探到地質構造，就要馬上中斷鉆探，匯合技術人員對構造情況進行綜合評估并制定出相應的方案后方可恢復鉆探工作。

4 應急救援

①發生煤與瓦斯突出后，調度室立即停止災區的（監測電源外）所有生產電源。②發生突出后，人員立即帶上自救器沿避災路線撤離到新鮮風流中去，來不及撤離的，就近躲避到的壓風自救袋下或避難硐室內。③跟班干部、瓦斯檢查員和安監員負責組織好災區人員的安全撤離工作，并及時向有關領導匯報撤離情況。④其他執行《礦井煤與瓦斯突出應急預案》。⑤所在區域內一旦發生災害事故，負責組織遇險人員自救、互救、安全脫離險區和參加搶險救災工作。

5 結 語

本研究以方山新井11061工作面為工程背景，對工作面的瓦斯地質情況進行了介紹，結合該工作面瓦斯壓力大、含量高的特點，按照防突規定的要求，確定了該工作面的區域防突措施和局部防突措施，為了防止巷道瓦斯積聚，計算了滿足要求的需風量，有力的保證了工作面的安全。

參考文獻：

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