突出煤層掘進工作面遇地質構造防突工程技術實踐

馮京波 王 飛

（山西新景礦煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 巷道基本情況

蘆南二區(qū)3215輔助進風巷掘進工作面井下位于蘆南二區(qū)南翼中部，東為3213工作面（正掘），南為太舊高速公路保護煤柱及礦界，西為3217工作面（未掘），北隔3#煤佛洼西區(qū)大巷為3216工作面（未掘）。

該掘進工作面設計為矩形斷面，凈寬5m，凈高2.8m，凈斷面積14m2，沿3#煤頂板掘進，巷道埋深478～514m，施工區(qū)域煤層厚度：平均2.34～3.05m，最大2.56m；煤層傾角3～10°，最大10°，平均7°。

2 煤層參數(shù)情況

3215輔助進風巷經(jīng)現(xiàn)場取煤樣，實驗室測試，測得原始瓦斯含量上盤15.6479m3/t，下盤14.3024m3/t。經(jīng)現(xiàn)場勘查，煤的破壞類型為II類。3#煤煤層瓦斯參數(shù)：瓦斯最大壓力為1.3MPa，煤的堅固性系數(shù)f為0.38～0.52，瓦斯放散初速度△P為10.2～19，煤層透氣性系數(shù)為0.0188～0.1377m2/MPa2·d，鉆孔百米流量衰減系數(shù)為 0.0687～1.5942d-1，屬較難抽放煤層。

3 地質構造基本情況

該掘進工作面掘進時迎頭揭露F1正斷層，根據(jù)1#～5#地質探測孔鉆孔施工分析，掘進工作面前方煤層受一正斷層F1（掌頭揭露）與一預測逆斷層F2綜合影響，預計正斷層F1落差較小，預測逆斷層F2落差大于全煤厚，斷層下幫煤層呈6°～9°上坡，屆時對巷道掘進影響較大。

4 防突工程技術措施

為確保掘進施工期間的安全生產(chǎn)作業(yè)，該礦決定先向3215回風巷施工橫貫，通過3215回風巷煤幫側向3215輔助進風巷構造區(qū)段施工幫孔區(qū)域造穴增透預抽鉆孔，然后再開橫貫施工3215輔助進風巷返頭，向3215輔助進風巷返頭再次施工地質探測孔探明構造情況，同時底抽巷施工區(qū)域預抽鉆孔防突措施。

4.1 掌頭及返頭地質探測孔

圖1 3215輔助進風巷掘進掌頭地質探測孔

圖2 3215輔助進風巷返頭地質探測孔

4.2 3215回風巷幫孔造穴預抽設計

圖3 3215回風巷幫孔造穴預抽設計

3215回風巷煤幫設計15個幫孔造穴預抽孔，2017年1月18日開始施工，2017年1月26日完鉆預抽，工程量為827.3m，打鉆時間共計8d。

4.3 底抽巷區(qū)域預抽設計

3215工作面底抽巷上幫設計7個預抽孔，下幫設計28個預抽鉆孔。2017年1月7日開始施工，2017年1月21日完鉆預抽，上幫工程量為257m，下幫工程量為1597m，打鉆時間共計14d。

4.4 打鉆期間瓦斯抽排情況分析

3215回風巷煤幫從2017年1月18日開始打鉆連接預抽，共連接預抽鉆孔15個，累計抽放純量4125m3；3215工作面底抽巷從2017年1月7日開始連接預抽，共連接預抽鉆孔35個，累計抽放瓦斯上幫純量2320m3，下幫純量14562m3。

（1）造穴工程期間的風排瓦斯量及抽放量

施工期間風排瓦斯量：420×0.12%×1440×22=15966.72m3。

預抽期間瓦斯抽放量：4125m3（正巷幫孔）、2320m3（上盤）、14562m3（下盤）。

（2）瓦斯抽采達標情況

控制范圍煤量為：15×45×2.5×1.4=2362.5t （上盤）

控制范圍煤量為：34×45×2.5×1.4=5355t （下盤）

殘余瓦斯含量計算為：

（15.6479×2365.5-15966.72-2320-4125）/2362.5=6.1615m3/t（上盤）

（14.3024×5355-15966.72-14562-4125）/5355=7.8311m3/t （下盤）

圖4 3215工作面底抽巷上幫鉆孔竣工示意圖

圖5 3215工作面底抽巷下幫鉆孔竣工示意圖

4.5 區(qū)域措施效果檢驗

3215輔助進風巷在執(zhí)行完區(qū)域措施后根據(jù)國家防突規(guī)定及集團公司相關規(guī)定，進行區(qū)域措施效果檢驗。校檢值瓦斯含量上幫最大為6.5944m3/t（中部30m），下幫最大為7.6417m3/t（3#孔61m）。

4.6 區(qū)域驗證

《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第五十七條規(guī)定：

（1）在工作面進入該區(qū)域時，立即連續(xù)進行至少2次區(qū)域驗證。

（2）在工作面每推進10～50m（在地質構造復雜區(qū)域或采取了預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時宜取小值）至少進行2次區(qū)域驗證。

（3）在構造破壞帶連續(xù)進行區(qū)域驗證。

（4）在煤巷掘進工作面還應至少打1個超前距不小于10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施，探測地質構造和觀察突出預兆。

5 區(qū)域綜合防突措施總結

（1）工作面預測瓦斯含量

工作面區(qū)域預測最大瓦斯含量為上幫預測瓦斯含量最大為中部30m，含量15.6479m3/t，下幫預測瓦斯含量最大為2#孔45m，含量14.3024m3/t。

（2）區(qū)域防突措施

3#煤3215工作面底抽巷上、下幫設計施工35個預抽鉆孔，均施工到位，直徑113mm；3215回風巷煤幫設計施工15個幫孔造穴預抽孔，均施工到位，直徑113mm；鉆孔施工完畢后，使用17m封孔管與“兩堵一注”封孔，連接管路進行區(qū)域預抽。

（3）區(qū)域措施效果檢驗

工作面區(qū)域效果檢驗殘存瓦斯含量上幫最大為6.5944m3/t（中部30m），下幫最大為7.6417m3/t（3#孔61m）。

（4）區(qū)域驗證

根據(jù)相關規(guī)定，對本掘進循環(huán)進行區(qū)域驗證，K1值最大為0.37（mL/(g·min1/2），S值最大2.8kg/m。

本循環(huán)所執(zhí)行區(qū)域綜合防突措施，從區(qū)域預測到區(qū)域防突措施、區(qū)域效果檢驗、區(qū)域驗證，各項數(shù)據(jù)執(zhí)行情況真實可靠，可轉入局部綜合防突措施。

6 結論

（1）3215輔助進風巷掌頭揭露F1斷層構造，通過施工掌頭地質探測孔、底抽巷區(qū)域預抽、幫孔區(qū)域造穴預抽、返頭地質探測孔等工程，消除了突出區(qū)域范圍（評價范圍）內(nèi)的突出危險性，掘進過程中未發(fā)生動力現(xiàn)象，巷道順利貫通，確保了掘進期間的安全生產(chǎn)作業(yè)。

（2）為突出煤層掘進工作面遇復雜或不明地質構造時的煤與瓦斯突出防治工作提供了一定的參考。

（3）突出煤層掘進遇地質構造時利用鉆探技術探明構造類型尚有差距，下一步要積極探索應用取芯鉆探技術，進一步提高準確性。

（4）突出煤層掘進遇地質構造極有可能造成煤與瓦斯突出事故，在生產(chǎn)活動中務必慎重對待，在本層巷道中解決突出確有困難的，可以考慮施工底抽巖巷，進行穿層鉆孔預抽技術，消除突出危險。