告成煤礦25011下副巷掘進(jìn)工作面防突實踐及效果檢驗

文/胡永超

煤礦瓦斯突出直接危及煤礦的安全生產(chǎn)及井下人員的生命安全，瓦斯防突措施的制定、實施及防突效果的達(dá)標(biāo)與否至關(guān)重要。2017年5月，鄭州煤電股份有限公司告成煤礦委托重慶煤科院開展瓦斯治理工作，具體對25011下副巷煤巷條帶進(jìn)行區(qū)域瓦斯治理技術(shù)方案設(shè)計、工程施工、效果檢驗并提交抽采達(dá)標(biāo)評判報告。重慶煤科院依據(jù)告成煤礦利用25011下底抽巷前探鉆孔測得的二1煤層瓦斯含量和巖巷在掘進(jìn)時揭露的地質(zhì)構(gòu)造，把工作區(qū)域劃分為不同的塊段，并根據(jù)其瓦斯和地質(zhì)構(gòu)造情況制定了不同的區(qū)域瓦斯治理方案，隨后對工作區(qū)域進(jìn)行瓦斯治理工程施工，實施了區(qū)域防突措施與瓦斯抽采，并對防突措施效果進(jìn)行了檢驗，相關(guān)參數(shù)均小于區(qū)域效檢臨界值，防突措施有效，從而保證了礦井安全生產(chǎn)。

一、礦井地質(zhì)構(gòu)造及瓦斯賦存

根據(jù)告成煤礦巷道實揭地質(zhì)資料及防突鉆孔探測資料分析，25011下副巷掘進(jìn)工作面區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件較復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)共揭露一條底板正斷層，受斷層影響，煤層底板局部起伏變化大。

1.25011下副巷概況

25011下副巷掘進(jìn)工作面（切巷向北372～872m）北接25011下副巷北段石門揭煤區(qū)域，南接25011下副巷掘進(jìn)工作面最南段，東為未回采的25011工作面，西為未掘進(jìn)的25031工作面。該掘進(jìn)工作面走向長為500m，平均煤厚為4.4m，煤容重為1.38t/m3，煤層底板標(biāo)高為-166～-227m（位于始突標(biāo)高以下），垂直對應(yīng)地面標(biāo)高為+276～+285m。

2 5 0 11下副巷設(shè)計走向長度為1005m，計劃配風(fēng)量不少于550m3/min。采用5.0m（凈寬）×3.3m（凈高）半圓拱斷面錨網(wǎng)索支護(hù)，凈斷面積為13.6㎡m2，錨桿間排距為700×700mm，錨索間排距為1200×1400mm。支護(hù)材料規(guī)格為等強(qiáng)錨桿，規(guī)格為φ20×2400mm；錨索為鋼絞線，型號為φ17.8×8000mm。施工過程中如遇巷道圍巖發(fā)生變化，可根據(jù)實際情況及時調(diào)整支護(hù)形式及參數(shù)，確保巷道支護(hù)穩(wěn)定可靠。

25011下副巷實測原始瓦斯含量23個，測試結(jié)果為3.18～10.34m3/t。該工作面回采的二1煤層煤塵爆炸性指數(shù)為14.17%，具有爆炸性；煤層自燃傾向等級為III類，屬不易自燃煤層。

2.鄰近工作面瓦斯概況

（1）鄰近工作面概況。25011工作面于25采區(qū)南翼上部，南臨FZ13斷層鏟蝕帶，北接25采區(qū)三條下山，東為已經(jīng)回采的25001工作面，西為未掘進(jìn)的25031工作面。25采區(qū)三條下山在巷道掘進(jìn)過程中，共測試瓦斯含量5個，瓦斯含量值范圍為4.56～10.5m3/t，測試瓦斯壓力7個，瓦斯壓力為0.32～0.6MPa。

（2）鄰近工作面瓦斯參數(shù)測試情況。告成煤礦利用25001底抽巷在25001工作面實測原始瓦斯含量為3.90～22.26m3/t，平均為9.69m3/t，集團(tuán)公司研究院測試殘余瓦斯含量107個，含量值為1.84～5.82m3/t，超前探測鉆孔和瓦斯抽采鉆孔在施工過程中無噴孔、頂鉆等異常情況。

（3）鄰近工作面區(qū)域驗證參數(shù)測試情況。鄰近的25001工作面上、下副巷、切巷及輔助巷掘進(jìn)期間實測、預(yù)測指標(biāo)Qmax=4.22L/min，Smax=3.8kg/m，工作面回采期間Qmax=4.00L/min，Smax=4.2kg/m。測試鉆孔無頂鉆、噴孔等異?，F(xiàn)象。

（4）鄰近工作面瓦斯涌出情況。鄰近的25001工作面上、下副巷、切巷及輔助巷掘進(jìn)期間最大絕對瓦斯涌出量為2.5m3/min，工作面回采期間最大絕對瓦斯涌出量為4.2m3/min。

二、區(qū)域防突措施執(zhí)行與瓦斯抽采

25011下副巷區(qū)域效檢范圍內(nèi)，采取在25011底抽巷施工穿層鉆孔抽取巷道條帶煤體內(nèi)瓦斯防突措施，打鉆孔前對巷道條帶煤體賦存穩(wěn)定區(qū)域先進(jìn)行水力壓裂措施，并在施工過程中間隔或全部對穿層預(yù)抽鉆孔采用水力割縫措施進(jìn)行增透。

1．鉆孔施工

根據(jù)現(xiàn)場區(qū)域防突措施執(zhí)行情況，結(jié)合鉆孔預(yù)抽時間，25011下副巷煤巷條帶區(qū)域共劃分為第一、第二、第三、第四、第五、第五2、第六、第七、第八和北段揭煤區(qū)域共10個單元，其中本次評判范圍劃分為第五2、第六、第七、第八等4個單元，走向長度總長500m。

第五2單元：25011下開切眼向北走向長度372～428m范圍，走向長度為56m。穿層抽采鉆孔設(shè)計組間距不大于10m，內(nèi)間距不大于抽采半徑，共設(shè)計54個鉆孔。所有鉆孔孔徑為Φ94mm，采用水泥漿全巖段封孔。本單元所有穿層預(yù)抽鉆孔采用水力割縫進(jìn)行增透，完成水力割縫鉆孔54個，割縫煤量共645t。

第六單元：25011下開切眼向北走向長度428～536m范圍，走向長度108m。穿層抽采鉆孔設(shè)計組間距不大于8m，內(nèi)間距不大于抽采半徑，共設(shè)計154個鉆孔。所有鉆孔孔徑為Φ94mm，采用水泥漿全巖段封孔。本單元穿層預(yù)抽鉆孔間隔采用水力割縫進(jìn)行增透，設(shè)計割縫鉆孔77個，實際完成割縫鉆孔77個，割縫煤量共990t。

第七單元：25011下開切眼向北走向長度536～826m范圍，走向長度290m。穿層抽采鉆孔設(shè)計組間距不大于10m，內(nèi)間距不大于抽采半徑，共設(shè)計245個鉆孔。所有鉆孔孔徑為Φ94mm，采用水泥漿全巖段封孔。本評判單元穿層預(yù)抽鉆孔間隔采用水力割縫進(jìn)行增透，設(shè)計割縫鉆孔122個，實際完成割縫鉆孔122個，割縫煤量共990t。

第八單元：25011下開切眼向北走向長度826～872m范圍，走向長度46m。穿層抽采鉆孔設(shè)計組間距不大于6m，內(nèi)間距不大于抽采半徑，共設(shè)計104個鉆孔。所有鉆孔孔徑為Φ94mm，采用水泥漿全巖段封孔。本單元穿層預(yù)抽鉆孔間隔采用水力割縫進(jìn)行增透，設(shè)計割縫鉆孔52個，實際完成割縫鉆孔52個，割縫煤量共375t。

2.瓦斯抽采

25011下底抽巷內(nèi)高負(fù)壓抽采主管路分段安裝有4寸管徑支管，支管上每組鉆孔位置安裝一個集流器，穿層抽采鉆孔孔內(nèi)抽采管采用直徑為50mm埋線軟管并接入集流器。每段支管安裝孔板流量計對瓦斯抽采參數(shù)進(jìn)行測定。

評判范圍內(nèi)共安裝2 1 個孔板流量計，其中第五2評判單元2 個，第六評判單元5 個，第七評判單元12個，第八評判單元2個。評判范圍內(nèi)施工的穿層鉆孔抽采負(fù)壓為37～46kPa。根據(jù)抽采量統(tǒng)計結(jié)果，截至2018年4月13日，評判范圍瓦斯抽采純量共為427968m3。

三、區(qū)域防突措施效果檢驗

1.效檢范圍

本次區(qū)域效檢范圍為25011下副巷切眼向北372～872m，走向長度500m，區(qū)域效檢范圍由A-B-C-D共4個坐標(biāo)點的連線圈定：A（38422065.6，3810359.6），B（38422134.4，3810893.3），C（38422194.8，3810885.0），D（38422127.1，3810387.1）。

2.效檢方法

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行效檢。

3.效檢指標(biāo)和臨界值的確定

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《河南省強(qiáng)化煤礦安全生產(chǎn)暫行規(guī)定》《河南省煤礦防治煤與瓦斯突出十項措施》等文件中的相關(guān)規(guī)定，確定瓦斯區(qū)域防突措施的效檢指標(biāo)和臨界值。

告成煤礦未對提前抽取煤體瓦斯的區(qū)域防突措施效果檢驗的指標(biāo)臨界值進(jìn)行試驗考察確定，也無煤層始突深度處的瓦斯壓力或瓦斯含量取值，根據(jù)以上相關(guān)文件規(guī)定要求，本次25011下副巷區(qū)域防突措施效果檢驗采用殘余瓦斯含量和殘余瓦斯壓力指標(biāo)，效檢達(dá)標(biāo)臨界值分別為6m3/t和0.6MPa。

4.防突措施效果檢驗測點設(shè)計

（1）設(shè)計檢驗測點。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《鄭煤集團(tuán)公司關(guān)于印發(fā)礦井瓦斯防治補(bǔ)充管理制度和技術(shù)要求的通知》設(shè)計效果檢驗測點。

（2）測試方法。瓦斯含量嚴(yán)格按照GB/T23250-2009《煤層瓦斯含量井下直接測定方法》，瓦斯壓力嚴(yán)格按照AQ/T1047-2007《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》進(jìn)行測試。

（3）瓦斯含量取樣鉆孔布置。按照上述規(guī)定，結(jié)合效檢區(qū)域?qū)嶋H情況，在本次效檢區(qū)域設(shè)計18個殘余瓦斯含量測點，全部采用穿層鉆孔布置，孔徑為94mm。

（4）瓦斯壓力測試點布置。按照上述規(guī)定，結(jié)合效檢區(qū)域?qū)嶋H情況，在本次效檢區(qū)域設(shè)計12個殘余瓦斯壓力測點，全部采用穿層鉆孔布置，孔徑為94mm。

5.防突措施效檢指標(biāo)測定

（1）實測殘余瓦斯含量。25011下副巷區(qū)域效檢范圍內(nèi)共布置1 8 個殘余瓦斯含量測試點，殘余瓦斯含量最大值為5.0 2 m3/t（乘以校正系數(shù)1.11），小于區(qū)域效檢臨界值6m3/t，且測試鉆孔施工期間未出現(xiàn)噴孔、頂鉆或其他鉆孔瓦斯動力現(xiàn)象。

（2）實測殘余瓦斯壓力。25011下副巷區(qū)域效檢范圍內(nèi)共布置12個殘余瓦斯壓力測試點，實測壓力值分別為0.13MPa、0.15MPa、0.11MPa、0.13MPa、0.14MPa、0.14MPa、0.11MPa、0.13MPa、0.12MPa、0.11MPa、0.12MPa、0.12MPa，均小于區(qū)域效檢臨界值0.6MPa，且測試鉆孔施工期間未出現(xiàn)噴孔、頂鉆或其他動力現(xiàn)象。

四、防突措施效檢結(jié)果

效檢指標(biāo)測點符合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《鄭煤集團(tuán)公司關(guān)于印發(fā)礦井瓦斯防治補(bǔ)充管理制度和技術(shù)要求的通知》要求；殘余瓦斯含量最大值為5.02m3/t，小于區(qū)域效檢臨界值6m3/t；殘余瓦斯壓力最大值為0.15MPa（絕對瓦斯壓力），小于區(qū)域效檢臨界值0.6MPa；測試鉆孔施工期間未出現(xiàn)噴孔、頂鉆或其他動力現(xiàn)象。判定區(qū)域防突措施有效，消除了25011下副巷二1煤層的突出危險性。

五、相關(guān)建議

施工前應(yīng)及時編制煤巷掘進(jìn)安全技術(shù)措施，認(rèn)真貫徹、嚴(yán)格落實。嚴(yán)格按照巷道設(shè)計中線、巷寬施工，效檢區(qū)域保留20m超前距。煤巷掘進(jìn)過程中必須按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的要求，采用兩個“四位一體”綜合防突措施進(jìn)行防突工作和施工。掘進(jìn)過程中加強(qiáng)超前探測，加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)分析，若發(fā)現(xiàn)瓦斯異常、煤層賦存發(fā)生較大變化或遇斷層，應(yīng)及時分析原因，同時采取針對性措施。未盡事宜嚴(yán)格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》進(jìn)行。

六、結(jié)語

25011下副巷區(qū)域效檢范圍內(nèi)采取了瓦斯鉆孔提前抽取的區(qū)域防突措施后，消除了該區(qū)域內(nèi)煤體瓦斯突出危險，區(qū)域防突措施效果檢驗有效，確保了礦井的安全生產(chǎn)。