高突工作面被保護(hù)區(qū)域沿空掘進(jìn)防突設(shè)計(jì)及效果

劉玉堂

（平煤集團(tuán)股份有限公司 四礦，河南 平頂山 467000）

1 礦井基本情況

平煤股份四礦位于平頂山市西約6km處，礦區(qū)走向長3.8km，傾向?qū)?4.6km，總面積 4.6km2。 礦區(qū)為低山丘陵地形，地面標(biāo)高+160～+505，井田基本上是走向北西，傾向北東，傾角平緩的單斜構(gòu)造。礦井開采丁組、戊組、已組、庚組煤，分別是丁56合層、丁 6、戊 8、戊 910 合層、戊 10、已 15、已 16、已 1617 合層、庚20煤層。礦井瓦斯等級為突出。其中丁56、丁6、已16、已1617合層為突出煤層。

2 礦井瓦斯治理理念

四礦在區(qū)域瓦斯治理中主要以開采保護(hù)層為主，堅(jiān)持“應(yīng)保必保”，強(qiáng)制開采保護(hù)層的區(qū)域瓦斯治理理念。根據(jù)近幾年的區(qū)域治理經(jīng)驗(yàn)積累，充分研究丁組、戊組、己組、庚之間瓦斯含量及賦存條件，煤組、煤層之間距離、巖性，按照區(qū)域治理原則，調(diào)整礦井生產(chǎn)布局，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，瓦斯治理由局部治理向區(qū)域治理轉(zhuǎn)變：己組煤層首先開采無突出危險(xiǎn)己15煤層作為上保護(hù)層解放己16.17突出煤層; 戊組煤層優(yōu)先開采戊8煤層，復(fù)式解放下覆戊9.10高瓦斯煤層以及上覆丁5.6突出煤層。提高區(qū)域性瓦斯治理效果，消除煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性。

3 工作面概況

丁56-19170掘進(jìn)工作面位于丁九采區(qū)東翼下部，南部丁5.6-19150采面(已回采結(jié)束)相鄰，北部丁 56-19190采面已回采結(jié)束，西與丁九回風(fēng)、丁九軌道及丁九皮帶下山相通,東至一、四礦井田技術(shù)邊界。垂深620～835米。丁5.6-19150工作面可采走向長770m，傾斜長139m，其中機(jī)巷可采長度為781m，外段采用 5.0x3.0m 的錨網(wǎng)斷面支護(hù)， 容重 1.4t/m3， 圈定面積107030m2，工業(yè)儲量 47.4 萬噸。煤層傾角 5.8～6.5°,平均 6.2°。 該工作面為突出工作面，但于由下覆戊8-19190工作面已回采完畢，兩工作面層間距為79m左右，屬于被保護(hù)層工作面，且工作面上、下區(qū)段已回采完畢，沿空掘進(jìn)。按卸壓角60°劃定，在該工作面采止線46m以東區(qū)域在保護(hù)層有效保護(hù)范圍內(nèi)，由于丁5-6-19170工作面的下保護(hù)層戊8-19190保護(hù)層工作面跳切眼影響丁5-6-19170機(jī)巷中段有151m沒有處于保護(hù)范圍內(nèi)（但是屬于沿空巷道）。

圖1 工作面被保護(hù)區(qū)域示意圖

4 工作面防突設(shè)計(jì)

根據(jù)保護(hù)區(qū)域劃分，將工作面劃分為三個(gè)段，并制定針對性的防突措施，進(jìn)行分段管理。

4.1 丁 5-6-19170機(jī)巷外段 （257m）。 外段沿丁 5-6-19190風(fēng)巷掘進(jìn)到-3+8m位置，該區(qū)域處于戊8煤層保護(hù)范圍，掘進(jìn)期間根據(jù) 《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《平煤股份公司防治煤與瓦斯突出實(shí)施辦法》要求對巷道前方和實(shí)體煤側(cè)進(jìn)行連續(xù)預(yù)測。

4.2 丁 5-6-19170 機(jī)巷中段（151m）。中段（151m）處于未保護(hù)范圍內(nèi)，沿丁5-6-19190風(fēng)巷-5掘進(jìn)到-7+5m位置，對巷道前方和實(shí)體煤側(cè)進(jìn)行連續(xù)預(yù)測，掘進(jìn)期間在工作面布置3個(gè)孔深不少于15m的超前排放鉆孔，鉆孔呈扇形布置，下幫為防止與采空區(qū)打透，輪廓控制在2m；上幫控制輪廓線以外8m；中間鉆孔垂直工作面煤壁，并留有不少于10m超前距。

4.3 丁5-6-19170機(jī)巷上述408m外，其余巷道均處于下保護(hù)層戊8-19190保護(hù)層工作面的保護(hù)范圍內(nèi)，掘進(jìn)期間執(zhí)行驗(yàn)證進(jìn)尺。

預(yù)測孔布置及預(yù)測方法：預(yù)測孔3個(gè)，其中巷道上下幫各0.5m布置一個(gè)，由于丁5-6-19170機(jī)巷為沿空掘進(jìn)，凈煤柱寬度為3.3m，為防止下幫預(yù)測孔穿透丁5-6-19190風(fēng)巷，下幫預(yù)測孔終孔位置在巷道輪廓線2m位置，；上幫預(yù)測孔終孔控制到巷道輪廓線外3.0m處，；中間孔沿巷道走向布置，三個(gè)預(yù)測孔孔徑42.0mm，走向投影孔深8.5m。選用鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)預(yù)測突出危險(xiǎn)性。臨界值分別為3.5L/min和6.0kg/m。當(dāng)3個(gè)預(yù)測孔指標(biāo)參數(shù)均小于臨界值時(shí)，工作面視為無突出危險(xiǎn)工作面，允許進(jìn)尺6m，留2.5m預(yù)測超前距。

區(qū)域驗(yàn)證孔布置及驗(yàn)證方法參照預(yù)測孔，若驗(yàn)證孔指標(biāo)參數(shù)均小于臨界值時(shí)，工作面視為無突出危險(xiǎn)工作面，其允許進(jìn)尺為25m。

圖2 丁5-6-19170機(jī)巷驗(yàn)證（預(yù)測）孔布置示意圖

5 掘進(jìn)期間各項(xiàng)防突指標(biāo)

5.1 外段驗(yàn)證指標(biāo)

（1）q 最大值為 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，遠(yuǎn)小于臨價(jià)指標(biāo)（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預(yù)測孔時(shí)，沒有出現(xiàn)夾鉆、頂鉆、噴孔等動(dòng)力現(xiàn)象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，該段掘進(jìn)機(jī)落煤期間瓦斯最大值0.18%,并且非生產(chǎn)狀態(tài)與生產(chǎn)狀態(tài)下瓦斯值相差不大于0.1%,瓦斯未出現(xiàn)因掘進(jìn)落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量測定情況：外段掘進(jìn)期間，對工作面進(jìn)行了三次現(xiàn)場取樣測定原始瓦斯含量，結(jié)果分別為1.95m3/t、1.06m3/t、1.48m3/t。

5.2 中段預(yù)測指標(biāo)

（1）預(yù)測 q 最大值為 0.8（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，小于臨價(jià)指標(biāo)（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預(yù)測孔時(shí)，沒有出現(xiàn)夾鉆、頂鉆、噴孔等動(dòng)力現(xiàn)象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，該段掘進(jìn)機(jī)落煤期間瓦斯最大值0.25%,瓦斯未出現(xiàn)因掘進(jìn)落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量測定情況：外段掘進(jìn)期間，對工作面進(jìn)行了二次現(xiàn)場取樣測定原始瓦斯含量，結(jié)果分別為1.87m3/t、1.52m3/t。

（4）超前鉆孔執(zhí)行情況：中段掘進(jìn)期間共執(zhí)行超前排放鉆孔措施50次，施工超前排放鉆孔150個(gè)，在施工超前排放鉆孔時(shí)未出現(xiàn)過異常動(dòng)力現(xiàn)象。

5.3 里段驗(yàn)證指標(biāo)

（1）q 最大值為 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，遠(yuǎn)小于臨價(jià)指標(biāo)（臨界值分別為 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工預(yù)測孔時(shí)，沒有出現(xiàn)夾鉆、頂鉆、噴孔等動(dòng)力現(xiàn)象。

（2）瓦斯涌出情況：通過監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，該段掘進(jìn)機(jī)落煤期間瓦斯最大值0.15%。

（3）瓦斯含量測定情況：里段掘進(jìn)期間，對工作面進(jìn)行了三次現(xiàn)場取樣測定原始瓦斯含量，結(jié)果分別為 1.27m3/t、1.39m3/t、1.17m3/t。

6 結(jié)論

保護(hù)層工作面由于地質(zhì)構(gòu)造，會(huì)出現(xiàn)遺留煤柱現(xiàn)象，通過合理的計(jì)算，確定被保護(hù)范圍以及受煤柱影響而出現(xiàn)的未保護(hù)范圍，在被保護(hù)層生產(chǎn)作業(yè)期間，制定出針對性的防突措施，使防突措施做到有的放失，確保防突工作面安全生產(chǎn)。