綜掘工作面局部綜合防突技術(shù)應(yīng)用

薛飛飛

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

0 引言

賀西煤礦3402工作面對應(yīng)地面標(biāo)高為+968～+1 101 m，上部西北720～1 356 m范圍為薛家?guī)X舊村（已搬遷），東南方向為瓦斯抽放站。3402工作面末段地面為溝底，屬季節(jié)性河流。3402運輸巷位于三采區(qū)西翼，底板標(biāo)高為690～760 m。北側(cè)為3403實體煤，東側(cè)為大巷保安煤柱，南側(cè)為3401工作面（已貫通，待回采），西側(cè)毗鄰金家莊煤礦（采空區(qū)）。

3402運輸巷供3402工作面回采時出煤、行人使用。設(shè)計長度1 475 m，掘進(jìn)系數(shù)1.07，掘進(jìn)工程量1 665 m，斷面為矩形斷面，規(guī)格為5 m×3.5 m（寬×高）。3402運輸巷沿山西組4#煤層底板掘進(jìn)，煤層總厚度3.45 m，煤層結(jié)構(gòu)（m）：0.3（0.25）2.65，煤層含夾矸1～3層，其中一層較穩(wěn)定，厚度0.25 m。煤層傾角3°～7°。煤層頂?shù)装迩闆r如圖1所示。

圖1 工作面綜合柱狀圖

1 工作面突出危險性預(yù)測

工作面突出危險性預(yù)測采用鉆屑指標(biāo)法并結(jié)合打鉆過程中突出預(yù)兆等，預(yù)測工作面前方煤體的突出危險性。

1.1 工作面預(yù)測鉆孔的布置

根據(jù)工作面的實際情況，沿工作面方向每隔3.5 m布置孔深10 m，直徑為φ42 mm的預(yù)測鉆孔3個，預(yù)測孔保留2 m的超前距離。預(yù)測鉆孔布置如圖2所示。

圖2 3402運巷突出危險預(yù)測鉆孔示意圖

1.2 工作面預(yù)測具體操作

工作面突出危險性預(yù)測采用鉆屑指標(biāo)法［1-4］，入井前要攜帶便攜式瓦檢儀、WTC瓦斯參數(shù)測定儀及附屬配件、煤粉袋、重量計、秒表等。

具體操作時首先選定打鉆位置，確保施工預(yù)測鉆孔沿煤層走向布置，工作面有軟分層時，鉆孔應(yīng)布置在軟分層中［5-7］；準(zhǔn)備手持42 mm鉆機(jī)、鉆桿等；將WTC參數(shù)測定儀及附屬配件放置在打鉆附近位置，開機(jī)預(yù)熱10 min。接著向風(fēng)鉆供風(fēng)，試驗鉆機(jī)是否正常；開啟WTC測定儀，輸入時間、確定各項指標(biāo)的臨界值。開鉆時一人手持風(fēng)鉆，兩人在持鉆人兩側(cè)穩(wěn)鉆，防止鉆桿跳鉆、跑偏。最后開動鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆孔每施工1 m測定一次鉆屑量，每施工2 m測定一次K1值，測K1值時用1～3 mm組合篩子在孔口接煤粉，在接煤粉的同時啟動秒表計時；篩取適當(dāng)顆粒裝入解析罐內(nèi)，取樣裝罐工作必須在2 min內(nèi)完成。扭開解析罐上閥門，在秒表顯示1 min、1.5 min、2 min時扭緊螺扣并按照儀器菜單的提示操作相應(yīng)數(shù)字鍵執(zhí)行K1采樣功能。WTC采樣5 min后要求輸入測量前時間和取樣時的鉆孔長度數(shù)據(jù)。按｛確認(rèn)｝鍵顯示K1值，該煤樣測量完畢。做好記錄，倒出罐內(nèi)煤樣。需要測定下一個煤樣時，執(zhí)行｛繼續(xù)｝功能。重復(fù)以上步驟做下一個煤樣的測定；測定完畢時執(zhí)行｛結(jié)束｝功能。

當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時將煤粉袋放置在鉆孔下方容易接粉處，每鉆進(jìn)1 m取樣一次。取樣后，取樣人員將煤粉取走，使用重量計稱重，認(rèn)真做好記錄。預(yù)測鉆孔施工10 m，每次只有將煤粉袋準(zhǔn)備好后方可打鉆?，F(xiàn)場瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時，立即停止作業(yè)，向值班室和礦調(diào)度進(jìn)行匯報，采取措施，進(jìn)行處理。如發(fā)現(xiàn)有突出預(yù)兆、噴孔、透水預(yù)兆等異常情況時，應(yīng)立即停止作業(yè)，不得拔出鉆桿，人員撤至安全地點，并向調(diào)度室匯報。測定完畢后，整理工具，檢查儀器是否完好，保存測定記錄，關(guān)閉測定儀。

1.3 測試完畢后的工作

測試時，現(xiàn)場應(yīng)記錄清楚鉆孔參數(shù)及軟煤層變化情況。測定完畢后，應(yīng)及時將測定結(jié)果、允許施工的進(jìn)尺和應(yīng)采取的措施向當(dāng)班班長或跟班隊干進(jìn)行通報（如實測得的鉆屑指標(biāo)等于或大于臨界值或預(yù)測鉆孔有突出預(yù)兆時，該工作面預(yù)測為突出危險工作面，應(yīng)停止作業(yè)，采取防突措施）。填寫現(xiàn)場防突管理牌板并向通風(fēng)調(diào)度匯報，并按規(guī)定移動防突鎖及防突牌板。

在預(yù)測工作面無突出危險，保留2.5 m預(yù)測孔超前距的情況下，允許進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。在掘進(jìn)過程中，循環(huán)測定以上所述突出危險預(yù)測指標(biāo)，并根據(jù)現(xiàn)場施工情況進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)禁組隊超掘。突出危險性的鉆屑指標(biāo)臨界值見表1。

表1 判斷突出危險性的鉆屑指標(biāo)

若兩次預(yù)測指標(biāo)均顯示為無突出危險時，才能確定為無突出危險工作面，在采取安全防護(hù)措施和保留足夠的預(yù)測超前距的條件下方可進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)［8-11］。

2 工作面防突措施及效果檢驗

當(dāng)預(yù)測指標(biāo)值0.3≤K1＜0.5或鉆屑量4≤S＜6時，由防突隊對工作面施工孔徑不小于75 mm，孔深不少于13 m的瓦斯釋放鉆孔（布置圖如圖3所示），釋放孔打完后釋放2 h，采用鉆屑解析指標(biāo)法進(jìn)行效果檢驗，無突出危險后方可進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。當(dāng)預(yù)測指標(biāo)K1值和S值大于臨界值時，工作面立即停產(chǎn)，由防突隊施工釋放孔，抽放隊施工預(yù)抽鉆孔進(jìn)行消突，并編寫補充防突措施和施工預(yù)抽鉆孔安全技術(shù)措施。直到測定指標(biāo)無突出危險性時方可進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。在掘進(jìn)過程中保留5 m措施孔超前距（地質(zhì)構(gòu)造破壞帶留7 m超前距）。

圖3 巷道迎頭釋放鉆孔布置圖

工作面采取防突措施后，通過檢驗無突出危險時，采取安全防護(hù)措施的情況下，下發(fā)允許掘進(jìn)通知單允許掘進(jìn)，嚴(yán)禁超掘。在驗證過程中測定指標(biāo)超過臨界值或發(fā)現(xiàn)有突出預(yù)兆時，應(yīng)立即停止作業(yè)，重新實施工作面防突措施，直至有效。

3 安全防護(hù)措施

3.1 通風(fēng)設(shè)施

工作面必須具有獨立、可靠、暢通的通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)禁串聯(lián)通風(fēng)及在回風(fēng)側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)量設(shè)施。工作面掘進(jìn)爆破時回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)必須切斷電源，嚴(yán)禁行人和作業(yè)；與回風(fēng)系統(tǒng)相連的風(fēng)門、密閉、風(fēng)橋等通風(fēng)設(shè)施必須堅固可靠，防止煤與瓦斯突出發(fā)生后，瓦斯涌入其它區(qū)域。

在3402運巷斜聯(lián)巷處安設(shè)兩道防突反向風(fēng)門，當(dāng)人員進(jìn)入時打開，工作面無人后將防突風(fēng)門關(guān)閉。在3402運巷局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒和溜子通過密閉墻體處安裝風(fēng)筒逆流設(shè)施，當(dāng)發(fā)生突出，瓦斯壓力大于局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓時，阻止逆流瓦斯通過，起到保護(hù)通風(fēng)機(jī)的作用。

3.2 壓風(fēng)自救系統(tǒng)及避險硐室

凡入井人員必須隨身攜帶壓縮氧自救器，不得隨意離身；入井自救器質(zhì)量必須符合規(guī)定，自救器管理單位必須定期對自救器進(jìn)行標(biāo)校，及時進(jìn)行檢查，保證其質(zhì)量。壓風(fēng)自救裝置安裝在工作面的壓風(fēng)管路上。距工作面20～50 m范圍內(nèi)安裝兩組壓風(fēng)自救裝置；巷道內(nèi)每200 m安設(shè)一組，壓風(fēng)自救裝置必須滿足工作面最多作業(yè)人數(shù)要求；回風(fēng)系統(tǒng)有人作業(yè)地點安設(shè)壓風(fēng)自救裝置；當(dāng)工作面巷道超過500 m時，應(yīng)在巷道內(nèi)安設(shè)避險硐室；3402運巷超過1 000 m，因此在運巷需設(shè)兩個避險硐室；避險硐室內(nèi)應(yīng)能容納工作面同時工作時的最多人數(shù)，且每人使用面積不少于0.5 m2，壓風(fēng)供水自救系統(tǒng)必須滿足工作面全部人員的需要。

4 通風(fēng)管理

4.1 定制化管理

局部通風(fēng)機(jī)管理要做到專項設(shè)計、專項措施、專人安裝、專人驗收、專人管理，實現(xiàn)定制化管理程序，即施工單位提出申請→通風(fēng)區(qū)編制設(shè)計→機(jī)電區(qū)審批→礦總工程師批準(zhǔn)→通風(fēng)隊安裝局部通風(fēng)機(jī)、機(jī)電隊安裝電纜及開關(guān)、信息中心安裝電力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)→組織驗收移交使用隊組。局部通風(fēng)機(jī)吊掛安裝時采用專用吊架，且吊掛時不準(zhǔn)直接吊掛風(fēng)機(jī)，應(yīng)吊掛專用風(fēng)機(jī)吊架，且吊掛點不得少于4處，吊掛安裝時要考慮便于檢修維護(hù)。局部通風(fēng)機(jī)及其控制開關(guān)由隊組負(fù)責(zé)日常維護(hù)管理，并指定專人負(fù)責(zé)，保證正常運轉(zhuǎn)。嚴(yán)禁隨意停、開局部通風(fēng)機(jī)。凡發(fā)生無計劃停電、停風(fēng)的掘進(jìn)頭，跟班干部要立即組織人員撤出到安全地點，設(shè)好警戒，禁止人員入內(nèi)，及時報告調(diào)度室。

4.2 安設(shè)風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置

局部通風(fēng)機(jī)必須安設(shè)風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置，并具有斷電和閉鎖功能。局部通風(fēng)機(jī)必須實現(xiàn)雙風(fēng)機(jī)雙電源管理，且兩臺風(fēng)機(jī)必須同型號、同等能力。局部通風(fēng)機(jī)單雙日切換使用時，各隊組要一并做好風(fēng)電瓦斯閉鎖試驗，并做好試驗記錄，匯報調(diào)度。切換時當(dāng)班帶班長、瓦斯檢查員、電鉗工3人必須同時在場方可進(jìn)行。主局部通風(fēng)機(jī)有故障或停電時，自動切換到副局部通風(fēng)機(jī)，同時工作面斷電，當(dāng)故障處理后或復(fù)電時，再由人工從副局部通風(fēng)機(jī)切換到主局部通風(fēng)機(jī)。

4.3 定期更換局部通風(fēng)機(jī)

局部通風(fēng)機(jī)在使用期間，通風(fēng)區(qū)要定期測定兩臺風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口風(fēng)壓及風(fēng)量，并作出對比，需更換時提出申請。局部通風(fēng)機(jī)使用期達(dá)到6個月時由機(jī)電區(qū)集控組提前7 d下達(dá)通知單到使用組隊，使用隊組提出申請，按照程序通風(fēng)區(qū)組織更換風(fēng)機(jī)。運行中的局部通風(fēng)機(jī)，隊組應(yīng)每日檢查風(fēng)機(jī)運行情況，聲音是否正常，連接是否松動，消聲孔是否堵塞等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)及時檢修處理或更換，檢修或更換時要制定專項措施。隊組每7 d至少檢查一次局部通風(fēng)機(jī)軸承潤滑情況，每15 d至少加注一次軸承潤滑脂，潤滑脂應(yīng)采用二硫化鉬潤滑脂或ZL-3鋰基脂（SY142-75），加油量為軸承凈空容量的1/2～3/4。局部通風(fēng)機(jī)要安裝開停傳感器，且與監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)必須實現(xiàn)“三專兩閉鎖”。一臺局部通風(fēng)機(jī)只準(zhǔn)向一個掘進(jìn)面供風(fēng)，嚴(yán)禁單臺局部通風(fēng)機(jī)向多個工作面供風(fēng)。

4.4 定向瓦檢

掘進(jìn)工作面瓦斯每班至少檢查3次，并執(zhí)行請示報告制度，嚴(yán)禁空班漏檢，虛報假檢。瓦檢員必須在井下指定地點交接班，交接清楚當(dāng)班瓦斯情況和所需處理事宜。當(dāng)工作面停風(fēng)時間較長時，通風(fēng)區(qū)必須及時制定專項技術(shù)措施，按規(guī)定分級排放瓦斯。當(dāng)掘進(jìn)工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時，則必須停止作業(yè)，撤出人員，進(jìn)行處理。工作面在掘進(jìn)過程中采用物探手段邊探邊掘，當(dāng)探測到有工作面過斷層、地質(zhì)構(gòu)造或地質(zhì)異常帶時，在異常區(qū)及其周邊20 m范圍（走向、傾向）連續(xù)執(zhí)行工作面防突措施，若掘進(jìn)工作面突出危險性預(yù)測或檢驗指標(biāo)超限，掘進(jìn)隊必須停止作業(yè)，清理好環(huán)境，做好加強(qiáng)工作面煤壁的支護(hù)工作。

5 結(jié)語

結(jié)合賀西煤礦3402掘進(jìn)工作面實際，通過突出危險性預(yù)測、突出防治措施、防突措施效果檢驗、安全防護(hù)措施和通風(fēng)管理等綜合措施，順利完成了3402運輸巷的掘進(jìn)工作，保障了掘進(jìn)期間的安全生產(chǎn)，可為類似工作面的防突工作提供一定的借鑒。