園子溝煤礦石門揭煤方案的優(yōu)化

王江峰

[摘 要]通過現(xiàn)場工作測定石門揭穿各煤層的瓦斯壓力，并收集相關(guān)資料、煤樣，根據(jù)礦井實(shí)際生產(chǎn)條件和地質(zhì)條件，進(jìn)一步總結(jié)適合園子溝礦井的石門揭煤工藝流程和突出敏感性綜合指標(biāo)及臨界值。優(yōu)化后的石門揭煤方案不再施工瓦斯釋放鉆孔，減少費(fèi)用投資，并提高了掘進(jìn)速度。

[關(guān)鍵詞]石門揭煤 鉆孔 方案優(yōu)化 瓦斯含量

中圖分類號：TE34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0019-02

1、引言

根據(jù)2013年8月煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院出具的《園子溝礦井回風(fēng)立井井筒揭煤瓦斯防治技術(shù)研究》（編號為YCYC20130565-SYCCRI/AQJD）報告結(jié)論中指出，通過現(xiàn)場實(shí)測及實(shí)驗(yàn)室測定，得出園子溝礦井風(fēng)井井筒2-1煤和2煤基礎(chǔ)參數(shù)（表1）。

其中最大瓦斯壓力為3.0MPa，瓦斯解吸指標(biāo)最大為380Pa，均大于突出煤層鑒定的臨界值上限。在進(jìn)入石門揭煤后，園子溝煤礦均以突出煤層進(jìn)行石門揭煤管理。由于園子溝煤礦煤層為緩傾斜煤層，石門揭煤時間相當(dāng)長，結(jié)合礦井瓦斯的實(shí)際情況，以及前4次石門揭煤時所得到的各種參數(shù)，為達(dá)到高效、安全、經(jīng)濟(jì)、合理，決定對揭煤方案進(jìn)行優(yōu)化。

2、石門揭煤工作面概況

東翼一號輔助運(yùn)輸大巷，用于輔助運(yùn)輸、行人通風(fēng)的巷道。巷道設(shè)計(jì)長度：2060m，服務(wù)年限為70年。其相鄰巷道為東翼二號回風(fēng)大巷，相距97.5米（東翼二號回風(fēng)大巷于2015年3月已揭穿2號煤層）。巷道于煤層底板以5°進(jìn)入煤層揭煤并沿2煤層中部掘進(jìn)，留底煤1～1.5m。煤厚7～8m，煤層頂板為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖（偶見中粗砂巖），厚度2.00～5.00m。底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚度3.00～5.00m。

3、原石門揭煤方案

原石門揭煤程序，以西翼二號回風(fēng)大巷石門揭煤方案為例：

在揭煤工作面掘進(jìn)至距2煤層最小法向距離10m前，應(yīng)當(dāng)至少打2個穿透煤層全厚且進(jìn)入頂板不小于0.5m的前探取芯鉆孔，并詳細(xì)記錄巖芯資料，從而準(zhǔn)確控制煤層層位，掌握煤層的賦存位置、形態(tài)。在施工前探鉆孔過程中，收集煤樣，現(xiàn)場或送實(shí)驗(yàn)室測定煤層的各突出預(yù)測指標(biāo)，包括鉆屑解吸指標(biāo)、瓦斯放散初速度、煤的堅(jiān)固性系數(shù)，以及吸附常數(shù)和工業(yè)分析等。

在距離2煤層最小法向距離7m之前打2個測壓鉆孔，孔深為穿過2煤層，用來測定煤層瓦斯壓力，預(yù)測煤層的突出危險性；若無突出危險性，采取安全防護(hù)措施繼續(xù)向前掘進(jìn)，若有突出危險性，則采取區(qū)域揭煤措施進(jìn)行瓦斯排放，排放規(guī)定時限后，采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，直到措施有效。

在距離2煤層最小法向距離5m時再次預(yù)測并確定煤層的突出危險性；若無突出危險性，采取安全防護(hù)措施繼續(xù)向前掘進(jìn)，若有突出危險性，則采取局部揭煤措施進(jìn)行瓦斯排放，排放規(guī)定時限后，采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法和測定煤層瓦斯壓力進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，直到措施有效。

在距離2煤層最小法向距離1.5m時，采用局部揭煤的方法進(jìn)行最后的效果檢驗(yàn)，若經(jīng)檢驗(yàn)仍有突出危險性則再次實(shí)施工作面揭煤措施，直到檢驗(yàn)效果為無突出危險工作面。

最后在采取安全防護(hù)措施的條件下，采用遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層。

4、石門揭煤方案優(yōu)化的理論依據(jù)與優(yōu)化內(nèi)容

根據(jù)2014年7月沈陽研究院研究報告，通過現(xiàn)場實(shí)測與實(shí)驗(yàn)室測定，得出西翼二號回風(fēng)大巷2煤層瓦斯參數(shù)測定結(jié)果（表2）。

2015年11月，中國礦業(yè)大學(xué)在西翼一號回風(fēng)大巷、西翼二號回風(fēng)大巷現(xiàn)場實(shí)測瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)（表3）。

2016年6月，中國礦業(yè)大學(xué)通過現(xiàn)場實(shí)測與實(shí)驗(yàn)室測定，得出東翼一號輔運(yùn)大巷瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)（表4）。

對以前石門揭煤的參數(shù)進(jìn)行全面分析，并對揭煤方案進(jìn)行了優(yōu)化。在東翼一號輔運(yùn)大巷石門揭煤過程中與中國礦業(yè)大學(xué)瓦斯研究院、重慶中環(huán)公司測定各項(xiàng)突出指標(biāo)。確定沒有突出危險后，在確保安全的前提下，對東翼一號輔助運(yùn)輸巷石門揭煤方案主要優(yōu)化三點(diǎn)：

（1）距2號煤法向距離10m前測得瓦斯壓力，鉆屑解吸指標(biāo)，瓦斯含量各項(xiàng)指標(biāo)都不超臨界值的前提下，不再施工瓦斯釋放鉆孔。

（2）在能保證安全的情況下，由于該巷道一直采用綜掘掘進(jìn)，不再采用遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層，繼續(xù)綜掘機(jī)掘進(jìn)。

（3）不再采用開天窗方式揭煤，確保了巷道支護(hù)強(qiáng)度。

5、石門揭煤工作面突出敏感性預(yù)測指標(biāo)及臨界值

經(jīng)過前幾次的石門揭煤數(shù)據(jù)分析并結(jié)合園子溝礦井的實(shí)際情況，確定符合對本礦井突出的綜合指標(biāo)及其臨界值?，F(xiàn)場主要采用瓦斯壓力P、瓦斯含量W和鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)△h2以上三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行揭煤的預(yù)測和檢驗(yàn)。

6、結(jié)論

圍繞2煤層的突出危險性，形成了完整煤層揭煤方案流程。優(yōu)化后石門揭煤與其他巷道石門揭煤相比，節(jié)省了鉆孔施工費(fèi)用，節(jié)約了鉆孔施工時間，加快了巷道掘進(jìn)速度。

在以前4次石門揭煤中，為了保證煤層有較大的暴露面積，采用在工作面迎頭開天窗的方式。在頂板支護(hù)上有一定的不安全因素，而且也是對頂板結(jié)構(gòu)的破壞。采用綜掘后，不再開天窗，避免了支護(hù)上的安全隱患。

本礦井建設(shè)尚未完成，將來的巷道開拓中還將遇到更多次的石門揭煤。在將來的石門揭煤方案編制時，可以很好的參考和借鑒此次關(guān)于石門揭煤的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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