煤礦高應(yīng)力條件下防突技術(shù)研究

王連崗

摘 要 羊東礦8261工作面為2#煤層（大煤）回采工作面，由于受野青預(yù)留階段煤柱影響，工作面溜子道掘進(jìn)期間有長(zhǎng)約250m范圍內(nèi)煤層屬于未開(kāi)采保護(hù)層區(qū)域，雖已采取順層瓦斯鉆孔預(yù)抽的區(qū)域防突措施，但在此區(qū)域內(nèi)掘進(jìn)至80m時(shí)，巷道受斷層影響，施工中伴有煤爆聲，打鉆夾鉆等現(xiàn)象，由此巷道停止掘進(jìn)，采取綜合防突措施。通過(guò)高應(yīng)力區(qū)域采取綜合防突措施，有效的降低了應(yīng)力梯度和瓦斯壓力，給工作面掘進(jìn)創(chuàng)造了較長(zhǎng)的安全區(qū)和保護(hù)區(qū)，保證工作面安全掘進(jìn)。

關(guān)鍵詞 高應(yīng)力條件 防突 技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：TD713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1工作面概況

8261工作面地面位置位于南蔣村西南，裴村西北，苗莊東北，原磨屋村舊址內(nèi)，地表基本為農(nóng)田。西部（上部）以8259溜子道為界，北部以待開(kāi)采的里8261工作面為界，東部（下部）以8263運(yùn)料巷為界，南部以四一回風(fēng)改造為界。2#煤層下伏巖層4#煤層已作為保護(hù)層進(jìn)行了開(kāi)采。羊東礦8261工作面煤層為二疊系山西組2號(hào)煤（大煤），煤厚5.0～5.78m，平均厚度5.5m，煤層穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，普遍含三層夾石，其頂夾石及底夾石較穩(wěn)定，中夾石不穩(wěn)定。頂夾石厚0.05m，為炭質(zhì)粉砂巖，距頂板0.5～0.6m。中夾石厚度（0～0.02m），底夾石厚0.14 m，為炭質(zhì)粉砂巖，距底板1.2～1.4m。工作面地面標(biāo)高為+134.3～+142.1m。該工作面掘進(jìn)期間瓦斯涌出量最大為2.4m3/min，煤層瓦斯壓力為1.1Mpa，煤層原始瓦斯含量為10m3/t。

2綜合防突技術(shù)

基于礦井瓦斯防治理論，在高應(yīng)力區(qū)域采取了前探地質(zhì)深孔、超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽相結(jié)合的綜合防突技術(shù)。

2.1前探地質(zhì)鉆孔

前探地質(zhì)深孔可起到探明前方地質(zhì)構(gòu)造和促使煤體卸壓、降低煤體瓦斯含 量的作用。其布置參數(shù)為距離巷道底板1 m處布置1排3 個(gè)鉆孔，孔徑94mm，投影孔深35m，措施允許進(jìn)尺25m，保留10m措施孔超前距。

2.2超前排放鉆孔

超前排放鉆孔措施可將突出煤層中的瓦斯含量與應(yīng)力降低到安全范圍內(nèi) （即煤層始突深度時(shí)的煤層瓦斯含量），靠煤層瓦斯壓力使瓦斯從鉆孔周圍深部煤層中不間斷地流向鉆孔，并通過(guò)鉆孔向大氣中擴(kuò)散。當(dāng)鉆孔周圍煤層中瓦斯含量降低后，煤體發(fā)生收縮變形，會(huì)改善工作面應(yīng)力集中狀態(tài)，并增加煤層的穩(wěn)定性，這一切都將破壞或減弱發(fā)生煤與瓦斯突出所必需的條件，有效控制煤與瓦斯突出 的發(fā)生。超前鉆孔的數(shù)量決定于規(guī)定的防護(hù)范圍與鉆孔的有效排放半徑。有效排放半徑是單個(gè)超前鉆孔沿其半徑方向能夠消除突出危險(xiǎn)的最大范圍。根據(jù)二零零八年煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷簩?duì)我礦所做的《峰峰集團(tuán)有限公司羊渠河礦突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及臨界值確定研究報(bào)告》結(jié)論：我礦2#煤層 89mm超前排放鉆孔的有效排放半徑為0.8m，r排=0.8m作為突出危險(xiǎn)工作面布置超前排放鉆孔的依據(jù)。

當(dāng)工作面預(yù)測(cè)值超過(guò)突出敏感指標(biāo)臨界值，即 h2≥190Pa（干煤），或Smax≥6kg/m，且當(dāng)上一循環(huán)區(qū)域驗(yàn)證結(jié)果為無(wú)突出危險(xiǎn)性時(shí)，按照以下要求進(jìn)行超前排放鉆孔的施工。超前排放鉆孔在工作面迎頭、兩幫、底板均勻布置，孔口間距0.4m，孔徑89mm，孔深5-16m。從上向下第5、6、7、8、9排鉆孔終孔位置均在煤層底板上，鉆孔兩幫孔控制巷道輪廓線外5m。每執(zhí)行一次防突措施允許進(jìn)尺6m，保留長(zhǎng)為5m（安全距離）的措施超前距。

2.3底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽

穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯措施可大幅降低突出煤層的瓦斯含量及瓦斯壓力，使煤體內(nèi)的瓦斯?jié)撃艿靡葬尫?；其次，瓦斯的排出可引起煤體收縮變形，煤體所受應(yīng)力降低，煤體內(nèi)的彈性潛能得以釋放；此外，瓦斯排出可使煤體的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性增加，從而增大阻礙突出發(fā)生的阻力，進(jìn)一步減弱或消除煤體突出危險(xiǎn)性。

在已有的8263運(yùn)料石門內(nèi)對(duì)8261溜子道煤層進(jìn)行穿層抽放，每隔3.6m布置一個(gè)鉆場(chǎng)，共計(jì)布置十四個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置5個(gè)瓦斯鉆孔，共計(jì)70個(gè)瓦斯鉆孔，開(kāi)孔位置在巷道頂板，終孔位置穿過(guò)大煤頂板1m，鉆孔直徑為94mm，孔底間距為3.5米，鉆孔角度為31??？5埃┟荷疃任？～12m，鉆孔控制范圍為巷道兩幫5m，預(yù)抽時(shí)間不少于2個(gè)月。

3效果分析

3.1經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施綜合防突技術(shù)后，高應(yīng)力高突區(qū)域煤巷掘進(jìn)速度由原來(lái)的90m/月提高到了180m/月，增幅為100% ，實(shí)現(xiàn)了安全快速掘進(jìn)。

3.2技術(shù)效益

羊東礦8261溜子道通過(guò)采取前探地質(zhì)深孔，超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽相結(jié)合的綜合防突技術(shù)，消除或減弱了煤體的突出危險(xiǎn)性，為工作面的掘進(jìn)創(chuàng)造了較長(zhǎng)的安全區(qū)與防護(hù)區(qū)，保證工作面的安全快速掘進(jìn)，為以后大煤掘進(jìn)工作面的瓦斯治理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

3.3社會(huì)效益

前探地質(zhì)深孔，超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽相結(jié)合的綜合防突技術(shù)可使高應(yīng)力高突區(qū)域煤巷掘進(jìn)工作面前方集中應(yīng)力帶與高瓦斯帶向煤體深部轉(zhuǎn)移，煤體內(nèi)的瓦斯?jié)撃芗皬椥詽撃艿玫接行п尫?，消除或減弱了煤體的突出危險(xiǎn)性，為工作面的掘進(jìn)創(chuàng)造了較長(zhǎng)的安全區(qū)與防護(hù)區(qū)。