主水倉探揭煤施工技術分析

李 軍

（晉能控股煤業集團正明煤業，山西 左權 032600）

1 工作面概況

下煤組主水倉設計全長211.4 m，其中-15°下山斜巷長9.4 m，平巷202 m，坡度+2‰；硐室斷面：直墻半圓拱形，凈寬3.8 m，凈高2.6 m，鋪底厚度0.1 m；支護形式：錨網索噴射混凝土支護，錨桿采用Φ20 mm×2 200 mm 無縱肋螺紋鋼樹脂錨桿，布置間排距800 mm×800 mm 呈矩形布置；錨索采用Φ17.8 mm×7 300 mm 預應力鋼絞線，布置間排距1 600 mm×2 000 mm 矩形布置；金屬網采用Φ6.5 mm鋼筋焊接成1 000 mm×2 000 mm，網格100 mm×100 mm；硐室噴漿厚度200 mm，砼強度C25。截止2020 年7 月17 日，主水倉已施工至第一拐正點（S5d點）前25 m，根據施工瓦斯抽放孔揭露巖性分析，主水倉再向前施工10 m 將揭露15 號煤層，按目前施工進度預計7 月22 日前后揭露15 號煤層。為確保揭煤安全，特編制本措施，以指導施工。

2 地質概況

2.1 煤層

根據《正明煤業井田地質報告》獲悉，本次揭露煤層的控制情況、基本特征及變化規律分述如下。

15 號煤層位于太原組下段下部，上距K2灰巖16.0～20.1 m，一般為18 m，下距太原組底界K1砂巖5.5 m，一般為2～3 m。煤層層位極其穩定，全井田分布廣泛，厚度4.15～8.07 m，平均厚度為5.58 m，可采系數100%，是本井田的主要可采煤層，煤層厚度變化不大，厚度變異系數10.3%，含1～3 層灰-黑灰色泥巖夾矸，煤層結構多為復雜結構。15 號煤層具有突出危險性，在施工中嚴格執行兩個“四位一體”的防突措施進行施工，確保施工安全。

2.2 礦井瓦斯、自然發火、煤塵、地壓情況

15 號煤層掘進工作面實測原始瓦斯含量11.26～12.98 m3/t；煤塵具有爆炸性，自然傾向性等級為Ⅱ類，屬自然煤層；地溫正常，無高溫熱害區，無沖擊地壓危險性。

2.3 水文地質

1）巷道在掘進過程中將從高莊水庫周邊穿過，層間距約340 m。預計對該掘進區域的影響很小，但仍要加強防治水工作。

2）巷道出水主要來源于K2石灰巖含水層，15 號煤層頂板距K2灰巖16～20 m。K2石灰巖厚3.79～7.50 m，平均5.60 m，裂隙較發育，富水性不均，且較弱，單位涌水量q=0.009 6 L/（s·m），滲透系數K=4.57 m/d，富水性弱。此含水層為15 號煤層直接和間接充水含水層，遇構造裂隙或陷落柱時巷道頂板可能出現滴、淋水現象。對工作面掘進影響較小。

3）根據《山西汾西瑞泰井礦正明煤業有限公司礦井水文地質補充勘探報告》井田內太原組灰巖水水位標高802.60～890.66 m，雖承壓水頭較高，但涌水量一般較小，單位涌水量0.000 474 L/（s·m），含水層富水性弱。井田內奧灰水位標高為828.75～829.75 m，該掘進巷道的標高在860 m，不存在奧灰水帶壓開采。遇到構造時，需探明該構造的含水性及其導水性，防止水害事故發生，確保安全生產。

4）預計該巷道在掘進期間正常涌水量為3.0 m3/h，最大涌水量為5.0 m3/h。對掘進影響不大，要密切監測頂板出水情況。掘進期間嚴格執行“物探先行，鉆探跟進”的探放水要求，對物探異常區要進行鉆探驗證，確定無水害威脅后，方可進行作業。

5）井田范圍內15 號煤層未開采，該掘進范圍內不存在采空區。

3 揭煤施工工藝

3.1 揭煤施工方案

1）在施工中，嚴格按下煤組主、副水倉揭15 號煤層防突設計施工。

2）當工作面掘進至距煤層法線距離10 m 時，停止掘進，在工作面進行長探，打4 個前探鉆孔、鉆孔必須穿透煤層且進入煤層底板不小于0.5 m，穿掘煤層厚度、賦存、位置等情況。

3）工作面掘進點煤層距法線距離5 m 時，在工作面打4 個測壓鉆孔、測定煤層瓦斯壓力，同時對煤層進行突出危險性預測預報，采用WTC 防突儀測定K1值和Smax值，當K1值和Smax值小于臨界時，視為無突出危險性煤層。

4）工作面掘進至煤層法線距離2 m 時，再進行突出危險性預測預報，確認煤層無突出性危險時，在下煤組井底車場反向風門外500 m 采用遠距離放炮。

3.2 防治煤與瓦斯突出措施

1）為防止誤穿煤層，必須采用測量導線點控制掘進，由地測科下達揭煤通知單，技術人員現場標定掘進長度的控制點，施工隊嚴格按準掘長度掘進，嚴禁超掘，并且在掘進時，每次打眼前后必須用4 m 長纖子在巷道底板中線至兩幫800 mm 處各打1 個探眼，眼深不小于3 m，探眼與巷道底板夾角控制在15°～55°，若探眼探著煤，由當班負責人及時向施工隊、礦調度室匯報，以準確控制煤層層位和保護巖性。

2）工作面掘進距煤層垂距5 m 時，采用遠距離放炮揭開15 號煤層。

3.3 監測監控

3.3.1 便攜式甲烷報警儀的配備和使用

跟班隊長、技術人員、當班班組長、電工、安全員下井時必須攜帶便攜式甲烷報警儀，對工作面及其分管范圍內的甲烷進行不間斷監測，如有報警現象（甲烷報警濃度為0.8%）必須停止作業，進行處理，并向礦調度室匯報。

3.3.2 瓦斯傳感器的配備和使用

安設位置：T1 安裝于風筒對側距工作面迎頭不大于5 m，距頂板不大于300 mm，距幫不小于200 mm；T2 安裝在距巷道回風口10～15 m 范圍內；T3 安裝在水倉入口距井底車場混合風流處；T4 安裝在進風巷距回風巷口10～15 m 位置，瓦斯傳感器與工作面控制開關必須聯鎖，實現瓦斯電閉鎖；風筒傳感器安裝在距出風口20 m 位置，并設置風電閉鎖，斷電范圍為掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備。

瓦斯濃度（體積分數下同）≥0.8%時，T1、T2 發出警告，當工作面瓦斯濃度≥1.2%時，T1 能切斷工作面所有非本質安全型電器設備的電源；當回風巷中瓦斯濃度≥0.8%，T2 能切斷工作面及回風流中所有非本質安全型電氣設備的電源；當進風風流口瓦斯濃度≥0.4%，T4 發出警告，并能切斷工作面所有非本質安全型電氣設備的電源。當回風巷瓦斯濃度<0.8%時、進風分風口瓦斯濃度<0.4%時，經檢測后，方可人工送電。

當工作面瓦斯濃度≥0.8%時，必須停止作業及時處理。當工作面瓦斯濃度≥1.2%時，所有施工人員立即撤出，并匯報調度室，由通風區編制排放瓦斯安全措施，等侯處理。

3.4 揭煤爆破措施

1）距煤層法線5 m 的位置開始采用“短掘短支、弱爆破”的施工技術，邊探邊掘，通過遠距離放炮揭開煤層。

2）爆破材料。1 爆破采用三級煤礦許用乳化炸藥，規格Φ32 mm×200 mm，每卷重200 g。兩起爆采用銅質腳線毫秒延期電雷管，1～3 段，總延期時間不超過130 ms，不允許隔段使用。

3）炮眼深度為1.2 m，所有炮眼都在炸藥和封泥間裝1～2 個水炮泥，封泥都必須密實地裝至孔口。

4）聯線方法。串聯。

5）起爆方法。放炮采用FD-200 型放炮器遠距離一次起爆的方式，放炮地點距下煤組井底車場反向風門500 m 位置外。

6）爆破警戒。揭煤爆破時，將井下人員全部撤至副斜井500 m 位置，切斷工作面所有電源。在回風巷與瓦斯管道聯絡巷位置設置警戒站崗，嚴禁人員進入。由跟班領導、隊長負責清點人數，確認無誤后人員全部撤到副斜井風機位置起爆，揭煤領導組組長下達起爆指令，放炮員方可聯線放炮。放炮后，等待炮煙吹凈后，由瓦斯員檢查回風流中瓦斯濃度，經檢測瓦斯濃度不超限時，由跟班領導、隊長、班組長、放炮員、安全員、瓦斯員共同進入工作面，檢查工作面瞎炮、瓦斯及頂板情況，確定無隱患后方可恢復工作面送電，進行下一工序作業。

3.5 巷道通風

工作面通風采用局部通風機壓入式通風，在副斜井780 m 位置安設2 臺FBD№8.0/2×55 kW 對旋式局部通風機（1 備1 用），配Φ800 mm 阻燃風筒供風。

新鮮風流：地面→副斜井→局部通風機→下煤組主水倉→工作面。

乏風：工作面→沉淀池硐室→下煤組井底車場→回風聯絡巷→回風斜井→地面。

3.6 巷道支護

1）臨時支護。掘進揭煤過程中，采用前探梁支護作為臨時支護。每次放炮后，首先用長柄工具由外向里、先頂后幫順序，嚴格執行敲幫問頂制度，找凈頂幫活矸、危巖，確認安全后鋪上網片，使用前探梁、背板將頂板支設牢固，然后進行錨桿支護。

2）永久支護。永久支護采用錨網索噴射混凝土支護，頂板巖石破碎時縮短掘進進尺，每炮循環進尺不超過1.6 m，爆破后及時進行永久支護，根據工作面實際情況縮小錨桿、錨索支護間排距或增加29U型鋼噴漿支護穿過15 號煤層。

3）嚴把工程支護質量關，不合格的工序要及時處理，方可進行下到工序施工，噴漿前要報驗，經礦方、監理方驗收合格后方可噴漿施工。

4 結語

通過對主水倉掘進工作面采取的綜合揭煤技術措施，達到了預期的目標未產生瓦斯超限事故，為以后的防治瓦斯工作積累了豐富的經驗。在本次的工作中，本人認為準確的地質預報是一切工作的前提，只有預報準確才能做到心中有數，為下一步的治理工作提供保障；長距離鉆探是瓦斯治理的關鍵，鉆孔方向是否正確；鉆孔是否有塌孔；鉆孔數量是否合理都是關鍵因子。通過本次揭煤為以后的瓦斯治理提供了很好的借鑒作用，且有很好的應用前景；但也清楚認識到由于每個煤礦的地質條件不同，煤種不同，瓦斯含量和壓力也不近相同，也存在其局限性。建議在以后的工作中，一定要從實際出發，多進行準確的地質預報，多進行有效的長距離探測。