石門(mén)揭煤工作面綜合防突措施研究

白硯國(guó)

(山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 左權(quán) 032600)

石門(mén)（井巷）揭穿突出煤層時(shí)發(fā)生的突出是各類井下巷道中突出強(qiáng)度最大的一種。其特點(diǎn)是石門(mén)揭煤工作面前方的煤體因巖柱的隔離和阻擋，一般處于未卸壓和未排放瓦斯?fàn)顟B(tài)中，而且揭煤巷道的斷面遠(yuǎn)比煤巷大得多[1]，所以對(duì)于石門(mén)揭煤工作面進(jìn)行防突工作非常有必要。山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司二采區(qū)15#煤層經(jīng)區(qū)域預(yù)測(cè)后，劃分出無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)和突出危險(xiǎn)區(qū)。無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)直接就可以進(jìn)行揭煤工作，但是由于區(qū)域防突可靠性以及安全性較差，所以有必要在此基礎(chǔ)上再次進(jìn)行局部綜合防突作業(yè)。對(duì)于突出危險(xiǎn)區(qū)，首先需進(jìn)行區(qū)域防突措施，之后再進(jìn)行局部綜合防突作業(yè)[2]。

1 石門(mén)揭煤區(qū)域防突技術(shù)

1.1 前探鉆孔及石門(mén)揭煤區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

在石門(mén)工作面到達(dá)煤層之前，必須對(duì)煤層相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確掌控，如煤層的準(zhǔn)確位置以及賦存形態(tài)等等。確定好后，在垂直法線方向上距離煤層不小于10m（如遇到斷層、陷落柱或者巖石破碎區(qū)等異常地質(zhì)區(qū)域?yàn)椴恍∮?0m）的地方至少打3個(gè)前探鉆孔，且鉆孔必須穿過(guò)煤層并到達(dá)煤層頂板進(jìn)入至少0.5m的位置，通過(guò)鉆孔可以準(zhǔn)確了解煤層厚度、煤層傾角以及瓦斯情況。前探鉆孔還可以直接作為瓦斯相關(guān)參數(shù)的測(cè)量鉆孔，包括瓦斯壓力、含量等。如圖1為二采區(qū)15#煤層石門(mén)揭煤前探鉆孔布置圖。

圖1 石門(mén)揭煤前探鉆孔布置示意圖

對(duì)于二采區(qū)15#煤層，如果為突出危險(xiǎn)區(qū)，可以直接進(jìn)行區(qū)域防突措施作業(yè)，不用進(jìn)行區(qū)域防突預(yù)測(cè)。需要注意的是防突作業(yè)要在與煤層垂直距離至少7m以上時(shí)進(jìn)行，如果遇到地質(zhì)異常區(qū)，必須適當(dāng)增加距離。防突作業(yè)以后要及時(shí)進(jìn)行防突效果檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)結(jié)果仍為突出危險(xiǎn)區(qū)，必須增加補(bǔ)充防突措施，直至檢驗(yàn)效果有效為止[3]。如果15#煤層為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，可不用進(jìn)行區(qū)域防突作業(yè)。但是必須注意，要在石門(mén)揭煤工作面與煤層垂直距離至少為5m時(shí)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證，并且要準(zhǔn)備進(jìn)行局部防突作業(yè)。

1.2 石門(mén)揭煤區(qū)域防突措施

根據(jù)二采區(qū)15#煤層實(shí)際情況，采用穿層預(yù)抽鉆孔進(jìn)行區(qū)域防突作業(yè)。鉆孔需要在揭煤工作面與煤層垂直距離至少為7m時(shí)進(jìn)行打孔，還需要注意的是鉆孔輻射區(qū)域至少外擴(kuò)揭煤工作面巷道輪廓線外12m左右。穿層預(yù)抽鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，終孔間排距不大于3m，鉆孔進(jìn)入煤層頂板0.5m，且當(dāng)鉆孔不能一次穿透煤層全厚時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持煤孔最小超前距15m，在地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)增加鉆孔數(shù)。石門(mén)揭煤區(qū)域防突措施鉆孔布置示意圖如圖2所示。

圖2 石門(mén)揭煤區(qū)域防突措施鉆孔布置圖

1.3 石門(mén)揭煤區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)

在穿層孔排放瓦斯后，開(kāi)始采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法進(jìn)行區(qū)域防突效果檢驗(yàn)，檢驗(yàn)作業(yè)同樣需要在距離煤層垂直距離至少為7m時(shí)進(jìn)行。檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)布置在防突鉆孔之間，且鉆孔數(shù)至少為5個(gè)，均勻分布在石門(mén)工作面上，位置分別為石門(mén)的上中下和兩側(cè)，而且必須保證至少有一個(gè)檢驗(yàn)孔在預(yù)抽采瓦斯區(qū)域范圍內(nèi)距邊緣小于等于2m處。效果檢驗(yàn)測(cè)試鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在煤層地質(zhì)構(gòu)造異常、軟分層變厚區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)降低指標(biāo)的臨界值。

2 石門(mén)揭煤工作面局部防突技術(shù)

2.1 石門(mén)揭煤工作面局部突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)應(yīng)在法向距離至少5m處執(zhí)行，采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法，在煤層地質(zhì)構(gòu)造異常、軟分層變厚區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)降低指標(biāo)的臨界值。

二采區(qū)15號(hào)煤層進(jìn)行石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)至少布置4個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，石門(mén)中部、上部和兩側(cè)各1個(gè)。預(yù)測(cè)鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，必須保證鉆孔能夠施工至煤層頂板且在石門(mén)巷道輪廓線上部及兩側(cè)3～5m的范圍內(nèi)應(yīng)有鉆孔控制，在地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)增加預(yù)測(cè)鉆孔數(shù)。預(yù)測(cè)鉆孔布置如圖3所示。

圖3 石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)鉆孔布置圖

2.2 石門(mén)揭煤工作面局部防突措施

當(dāng)石門(mén)揭煤工作面經(jīng)預(yù)測(cè)為具有突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)執(zhí)行工作面防突措施。山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司15#煤層石門(mén)揭煤工作面防突措施采用超前排放鉆孔，排放鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，排放時(shí)間應(yīng)不小于8h。穿層預(yù)抽鉆孔應(yīng)當(dāng)均勻布置在整個(gè)預(yù)抽區(qū)域內(nèi)，鉆孔孔底間距應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際考察的煤層有效抽放半徑確定，如無(wú)實(shí)際考察數(shù)據(jù)，按有效預(yù)抽半徑1m取值，即終孔間排距均不大于2m?？刂剖T(mén)上部和兩側(cè)輪廓線外至少5m、下部至少3m，在地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)增加排放鉆孔數(shù)。當(dāng)采用超前排放鉆孔效果不佳時(shí)，可以適當(dāng)延長(zhǎng)排放時(shí)間[4]。石門(mén)揭煤工作面防突措施鉆孔布置如圖4所示。

圖4 石門(mén)揭煤工作面防突措施鉆孔布置圖

2.3 局部防突措施效果檢驗(yàn)及揭煤前驗(yàn)證

石門(mén)揭煤工作面執(zhí)行了工作面防突措施后，應(yīng)對(duì)工作面防突措施效果進(jìn)行效果檢驗(yàn)。措施效果檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)位于措施孔之間，孔徑為90mm以上、120mm以下。效果檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)不少于5個(gè)，分別位于石門(mén)中部、上部、下部和兩側(cè)，在地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)增加檢驗(yàn)鉆孔數(shù)。檢驗(yàn)鉆孔布置如圖5所示。

圖5 石門(mén)揭煤工作面防突措施效果檢驗(yàn)鉆孔布置圖

當(dāng)石門(mén)揭煤工作面防突措施效果檢驗(yàn)結(jié)果為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面時(shí)，則執(zhí)行邊探邊掘措施掘進(jìn)至法向距離1.5m處，實(shí)施揭煤前的最后一次驗(yàn)證，驗(yàn)證方法為工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法。驗(yàn)證鉆孔應(yīng)位于其他鉆孔之間，孔徑為90mm以上、120mm以下。驗(yàn)證鉆孔個(gè)數(shù)不少于3個(gè)，分別位于石門(mén)上部和兩側(cè)，且至少有1個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)位于要求預(yù)抽區(qū)域內(nèi)距邊緣不大于2m的范圍。在地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)增加驗(yàn)證鉆孔數(shù)。

3 結(jié)論

山西石港煤業(yè)15#煤層石門(mén)揭煤工作面存在煤與瓦斯突出問(wèn)題，針對(duì)目前開(kāi)采煤層測(cè)定的瓦斯基本參數(shù)和煤層賦存情況，對(duì)15#煤層揭煤工作面采用綜合防突措施，并根據(jù)15#煤層揭煤工作面具體情況，分別給出了區(qū)域防突與局部防突相關(guān)技術(shù)參數(shù)，為15#煤層揭煤工作面的安全作業(yè)提供了保障。