主水倉(cāng)探揭煤施工技術(shù)分析

李 軍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)正明煤業(yè)，山西 左權(quán) 032600）

1 工作面概況

下煤組主水倉(cāng)設(shè)計(jì)全長(zhǎng)211.4 m，其中-15°下山斜巷長(zhǎng)9.4 m，平巷202 m，坡度+2‰；硐室斷面：直墻半圓拱形，凈寬3.8 m，凈高2.6 m，鋪底厚度0.1 m；支護(hù)形式：錨網(wǎng)索噴射混凝土支護(hù)，錨桿采用Φ20 mm×2 200 mm 無縱肋螺紋鋼樹脂錨桿，布置間排距800 mm×800 mm 呈矩形布置；錨索采用Φ17.8 mm×7 300 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，布置間排距1 600 mm×2 000 mm 矩形布置；金屬網(wǎng)采用Φ6.5 mm鋼筋焊接成1 000 mm×2 000 mm，網(wǎng)格100 mm×100 mm；硐室噴漿厚度200 mm，砼強(qiáng)度C25。截止2020 年7 月17 日，主水倉(cāng)已施工至第一拐正點(diǎn)（S5d點(diǎn)）前25 m，根據(jù)施工瓦斯抽放孔揭露巖性分析，主水倉(cāng)再向前施工10 m 將揭露15 號(hào)煤層，按目前施工進(jìn)度預(yù)計(jì)7 月22 日前后揭露15 號(hào)煤層。為確保揭煤安全，特編制本措施，以指導(dǎo)施工。

2 地質(zhì)概況

2.1 煤層

根據(jù)《正明煤業(yè)井田地質(zhì)報(bào)告》獲悉，本次揭露煤層的控制情況、基本特征及變化規(guī)律分述如下。

15 號(hào)煤層位于太原組下段下部，上距K2灰?guī)r16.0～20.1 m，一般為18 m，下距太原組底界K1砂巖5.5 m，一般為2～3 m。煤層層位極其穩(wěn)定，全井田分布廣泛，厚度4.15～8.07 m，平均厚度為5.58 m，可采系數(shù)100%，是本井田的主要可采煤層，煤層厚度變化不大，厚度變異系數(shù)10.3%，含1～3 層灰-黑灰色泥巖夾矸，煤層結(jié)構(gòu)多為復(fù)雜結(jié)構(gòu)。15 號(hào)煤層具有突出危險(xiǎn)性，在施工中嚴(yán)格執(zhí)行兩個(gè)“四位一體”的防突措施進(jìn)行施工，確保施工安全。

2.2 礦井瓦斯、自然發(fā)火、煤塵、地壓情況

15 號(hào)煤層掘進(jìn)工作面實(shí)測(cè)原始瓦斯含量11.26～12.98 m3/t；煤塵具有爆炸性，自然傾向性等級(jí)為Ⅱ類，屬自然煤層；地溫正常，無高溫?zé)岷^(qū)，無沖擊地壓危險(xiǎn)性。

2.3 水文地質(zhì)

1）巷道在掘進(jìn)過程中將從高莊水庫(kù)周邊穿過，層間距約340 m。預(yù)計(jì)對(duì)該掘進(jìn)區(qū)域的影響很小，但仍要加強(qiáng)防治水工作。

2）巷道出水主要來源于K2石灰?guī)r含水層，15 號(hào)煤層頂板距K2灰?guī)r16～20 m。K2石灰?guī)r厚3.79～7.50 m，平均5.60 m，裂隙較發(fā)育，富水性不均，且較弱，單位涌水量q=0.009 6 L/（s·m），滲透系數(shù)K=4.57 m/d，富水性弱。此含水層為15 號(hào)煤層直接和間接充水含水層，遇構(gòu)造裂隙或陷落柱時(shí)巷道頂板可能出現(xiàn)滴、淋水現(xiàn)象。對(duì)工作面掘進(jìn)影響較小。

3）根據(jù)《山西汾西瑞泰井礦正明煤業(yè)有限公司礦井水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告》井田內(nèi)太原組灰?guī)r水水位標(biāo)高802.60～890.66 m，雖承壓水頭較高，但涌水量一般較小，單位涌水量0.000 474 L/（s·m），含水層富水性弱。井田內(nèi)奧灰水位標(biāo)高為828.75～829.75 m，該掘進(jìn)巷道的標(biāo)高在860 m，不存在奧灰水帶壓開采。遇到構(gòu)造時(shí)，需探明該構(gòu)造的含水性及其導(dǎo)水性，防止水害事故發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。

4）預(yù)計(jì)該巷道在掘進(jìn)期間正常涌水量為3.0 m3/h，最大涌水量為5.0 m3/h。對(duì)掘進(jìn)影響不大，要密切監(jiān)測(cè)頂板出水情況。掘進(jìn)期間嚴(yán)格執(zhí)行“物探先行，鉆探跟進(jìn)”的探放水要求，對(duì)物探異常區(qū)要進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，確定無水害威脅后，方可進(jìn)行作業(yè)。

5）井田范圍內(nèi)15 號(hào)煤層未開采，該掘進(jìn)范圍內(nèi)不存在采空區(qū)。

3 揭煤施工工藝

3.1 揭煤施工方案

1）在施工中，嚴(yán)格按下煤組主、副水倉(cāng)揭15 號(hào)煤層防突設(shè)計(jì)施工。

2）當(dāng)工作面掘進(jìn)至距煤層法線距離10 m 時(shí)，停止掘進(jìn)，在工作面進(jìn)行長(zhǎng)探，打4 個(gè)前探鉆孔、鉆孔必須穿透煤層且進(jìn)入煤層底板不小于0.5 m，穿掘煤層厚度、賦存、位置等情況。

3）工作面掘進(jìn)點(diǎn)煤層距法線距離5 m 時(shí)，在工作面打4 個(gè)測(cè)壓鉆孔、測(cè)定煤層瓦斯壓力，同時(shí)對(duì)煤層進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，采用WTC 防突儀測(cè)定K1值和Smax值，當(dāng)K1值和Smax值小于臨界時(shí)，視為無突出危險(xiǎn)性煤層。

4）工作面掘進(jìn)至煤層法線距離2 m 時(shí)，再進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，確認(rèn)煤層無突出性危險(xiǎn)時(shí)，在下煤組井底車場(chǎng)反向風(fēng)門外500 m 采用遠(yuǎn)距離放炮。

3.2 防治煤與瓦斯突出措施

1）為防止誤穿煤層，必須采用測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)控制掘進(jìn)，由地測(cè)科下達(dá)揭煤通知單，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定掘進(jìn)長(zhǎng)度的控制點(diǎn)，施工隊(duì)嚴(yán)格按準(zhǔn)掘長(zhǎng)度掘進(jìn)，嚴(yán)禁超掘，并且在掘進(jìn)時(shí)，每次打眼前后必須用4 m 長(zhǎng)纖子在巷道底板中線至兩幫800 mm 處各打1 個(gè)探眼，眼深不小于3 m，探眼與巷道底板夾角控制在15°～55°，若探眼探著煤，由當(dāng)班負(fù)責(zé)人及時(shí)向施工隊(duì)、礦調(diào)度室匯報(bào)，以準(zhǔn)確控制煤層層位和保護(hù)巖性。

2）工作面掘進(jìn)距煤層垂距5 m 時(shí)，采用遠(yuǎn)距離放炮揭開15 號(hào)煤層。

3.3 監(jiān)測(cè)監(jiān)控

3.3.1 便攜式甲烷報(bào)警儀的配備和使用

跟班隊(duì)長(zhǎng)、技術(shù)人員、當(dāng)班班組長(zhǎng)、電工、安全員下井時(shí)必須攜帶便攜式甲烷報(bào)警儀，對(duì)工作面及其分管范圍內(nèi)的甲烷進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，如有報(bào)警現(xiàn)象（甲烷報(bào)警濃度為0.8%）必須停止作業(yè)，進(jìn)行處理，并向礦調(diào)度室匯報(bào)。

3.3.2 瓦斯傳感器的配備和使用

安設(shè)位置：T1 安裝于風(fēng)筒對(duì)側(cè)距工作面迎頭不大于5 m，距頂板不大于300 mm，距幫不小于200 mm；T2 安裝在距巷道回風(fēng)口10～15 m 范圍內(nèi)；T3 安裝在水倉(cāng)入口距井底車場(chǎng)混合風(fēng)流處；T4 安裝在進(jìn)風(fēng)巷距回風(fēng)巷口10～15 m 位置，瓦斯傳感器與工作面控制開關(guān)必須聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)瓦斯電閉鎖；風(fēng)筒傳感器安裝在距出風(fēng)口20 m 位置，并設(shè)置風(fēng)電閉鎖，斷電范圍為掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。

瓦斯?jié)舛龋w積分?jǐn)?shù)下同）≥0.8%時(shí)，T1、T2 發(fā)出警告，當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛取?.2%時(shí)，T1 能切斷工作面所有非本質(zhì)安全型電器設(shè)備的電源；當(dāng)回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛取?.8%，T2 能切斷工作面及回風(fēng)流中所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源；當(dāng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流口瓦斯?jié)舛取?.4%，T4 發(fā)出警告，并能切斷工作面所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。當(dāng)回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛?0.8%時(shí)、進(jìn)風(fēng)分風(fēng)口瓦斯?jié)舛?0.4%時(shí)，經(jīng)檢測(cè)后，方可人工送電。

當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛取?.8%時(shí)，必須停止作業(yè)及時(shí)處理。當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛取?.2%時(shí)，所有施工人員立即撤出，并匯報(bào)調(diào)度室，由通風(fēng)區(qū)編制排放瓦斯安全措施，等侯處理。

3.4 揭煤爆破措施

1）距煤層法線5 m 的位置開始采用“短掘短支、弱爆破”的施工技術(shù)，邊探邊掘，通過遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層。

2）爆破材料。1 爆破采用三級(jí)煤礦許用乳化炸藥，規(guī)格Φ32 mm×200 mm，每卷重200 g。兩起爆采用銅質(zhì)腳線毫秒延期電雷管，1～3 段，總延期時(shí)間不超過130 ms，不允許隔段使用。

3）炮眼深度為1.2 m，所有炮眼都在炸藥和封泥間裝1～2 個(gè)水炮泥，封泥都必須密實(shí)地裝至孔口。

4）聯(lián)線方法。串聯(lián)。

5）起爆方法。放炮采用FD-200 型放炮器遠(yuǎn)距離一次起爆的方式，放炮地點(diǎn)距下煤組井底車場(chǎng)反向風(fēng)門500 m 位置外。

6）爆破警戒。揭煤爆破時(shí)，將井下人員全部撤至副斜井500 m 位置，切斷工作面所有電源。在回風(fēng)巷與瓦斯管道聯(lián)絡(luò)巷位置設(shè)置警戒站崗，嚴(yán)禁人員進(jìn)入。由跟班領(lǐng)導(dǎo)、隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)清點(diǎn)人數(shù)，確認(rèn)無誤后人員全部撤到副斜井風(fēng)機(jī)位置起爆，揭煤領(lǐng)導(dǎo)組組長(zhǎng)下達(dá)起爆指令，放炮員方可聯(lián)線放炮。放炮后，等待炮煙吹凈后，由瓦斯員檢查回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，?jīng)檢測(cè)瓦斯?jié)舛炔怀迺r(shí)，由跟班領(lǐng)導(dǎo)、隊(duì)長(zhǎng)、班組長(zhǎng)、放炮員、安全員、瓦斯員共同進(jìn)入工作面，檢查工作面瞎炮、瓦斯及頂板情況，確定無隱患后方可恢復(fù)工作面送電，進(jìn)行下一工序作業(yè)。

3.5 巷道通風(fēng)

工作面通風(fēng)采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，在副斜井780 m 位置安設(shè)2 臺(tái)FBD№8.0/2×55 kW 對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)（1 備1 用），配Φ800 mm 阻燃風(fēng)筒供風(fēng)。

新鮮風(fēng)流：地面→副斜井→局部通風(fēng)機(jī)→下煤組主水倉(cāng)→工作面。

乏風(fēng)：工作面→沉淀池硐室→下煤組井底車場(chǎng)→回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷→回風(fēng)斜井→地面。

3.6 巷道支護(hù)

1）臨時(shí)支護(hù)。掘進(jìn)揭煤過程中，采用前探梁支護(hù)作為臨時(shí)支護(hù)。每次放炮后，首先用長(zhǎng)柄工具由外向里、先頂后幫順序，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，找凈頂幫活矸、危巖，確認(rèn)安全后鋪上網(wǎng)片，使用前探梁、背板將頂板支設(shè)牢固，然后進(jìn)行錨桿支護(hù)。

2）永久支護(hù)。永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴射混凝土支護(hù)，頂板巖石破碎時(shí)縮短掘進(jìn)進(jìn)尺，每炮循環(huán)進(jìn)尺不超過1.6 m，爆破后及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)，根據(jù)工作面實(shí)際情況縮小錨桿、錨索支護(hù)間排距或增加29U型鋼噴漿支護(hù)穿過15 號(hào)煤層。

3）嚴(yán)把工程支護(hù)質(zhì)量關(guān)，不合格的工序要及時(shí)處理，方可進(jìn)行下到工序施工，噴漿前要報(bào)驗(yàn)，經(jīng)礦方、監(jiān)理方驗(yàn)收合格后方可噴漿施工。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)主水倉(cāng)掘進(jìn)工作面采取的綜合揭煤技術(shù)措施，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)未產(chǎn)生瓦斯超限事故，為以后的防治瓦斯工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在本次的工作中，本人認(rèn)為準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)是一切工作的前提，只有預(yù)報(bào)準(zhǔn)確才能做到心中有數(shù)，為下一步的治理工作提供保障；長(zhǎng)距離鉆探是瓦斯治理的關(guān)鍵，鉆孔方向是否正確；鉆孔是否有塌孔；鉆孔數(shù)量是否合理都是關(guān)鍵因子。通過本次揭煤為以后的瓦斯治理提供了很好的借鑒作用，且有很好的應(yīng)用前景；但也清楚認(rèn)識(shí)到由于每個(gè)煤礦的地質(zhì)條件不同，煤種不同，瓦斯含量和壓力也不近相同，也存在其局限性。建議在以后的工作中，一定要從實(shí)際出發(fā)，多進(jìn)行準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)，多進(jìn)行有效的長(zhǎng)距離探測(cè)。