復雜地質條件下的巖巷掘進瓦斯綜合治理探討

　　摘要： 通過加強地質調查和普通地質鉆孔探測，結合物探的瞬變電磁法和直流電法進行探測結果綜合分析，有效地控制了斷層和煤巖層賦存情況；利用前探鉆孔對巷道上覆A組1煤層瓦斯壓力和瓦斯含量以及施工前方瓦斯涌出量和瓦斯壓力進行測定，有力保障了安全生產，指導了施工工藝的應用；采用雙局扇和雙路風筒向工作面通風確保了正在掘進的工作面的供風滿足安全生產需要，消除了因瓦斯涌出量的變大對安全生產的影響；掘進生產過程中的通過加強現場瓦斯管理，有效地杜絕了掘進過程中因施工管理原因而造成的瓦斯超限事故。
　　關鍵詞： 巖巷掘進 瓦斯管理 安全生產
　　中圖分類號:P62 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　淮南礦業集團礦業工程分公司潘二項目部施工的潘二礦11223疏水巷（東一段），東一A組煤采區膠帶機上山和東一A組煤采區軌道上山是潘二礦打開A組煤的重要瓦斯治理巷道和工程開拓巷道，是集團公司首先打開A組煤的重點監控工程。由于東一A租煤層賦存的地質條件比較復雜，瓦斯賦存亦復雜，因而巖巷掘進過程中瓦斯治理更加重要。如何通過多方位的安全技術和管理手段消除瓦斯威脅是保障安全生產的首要任務。
　　
　　1 地質概況和瓦斯地質情況
　　1.1 層位情況
　　11223疏水巷（東一段），東一A組煤采區膠帶機上山，東一A組煤采區軌道上山掘進工作面均為順C31灰巖層位掘進，1煤與C31灰巖的層間距為10～23米（平均為15米），C31的厚度為1.25～4.05米（平均為2.6米），C31與C32之間為0.85～5.12米的砂質泥巖（平均為3.0米），C32的厚度為1.7～2.6米（平均為2.2米），C32與C33（上）的層間距為6.1～6.7米（平均為6.4米），C33（上）的厚度為2.9～8.65米（平均為5.8米），C33（上）與C33（下）的層間距為3.1～4.15米（平均為3.6米），C33（下）的厚度為6.4～8.7米（平均為7.6米）。在C32 、C33 、C33下均賦存煤線，煤線厚度0.1m～0.5m之間，并賦存大量瓦斯。（見區域煤層柱狀圖）
　　1.2 構造情況
　　11223疏水巷（東一段）在掘進過程中依次揭露了FX1（∠70°，H=6m）、FX3（∠70°，H=8m）、FX9（∠70°，H=3～5m）、FX10（∠50°，H=3m）、FX14（∠70°，H=1m）、FX15（∠75°，H=0.8m）、FX16（∠70°，H=2.5m）等地質構造。
　　東一A組煤采區膠帶機上山在掘進過程中依次揭露了FX1（∠70°，H=1.5～2m）、FX2（∠55°，H=3.5m）、FX3（∠80°，H=1m）、FX5（∠80°，H=6m）等地質構造。
　　東一A組煤采區軌道上山在掘進過程中依次揭露了FC（∠65°，H=2～3m）、Fb（∠60°，H=2m）、FX7（∠75°，H=2.5m）、FX4（∠65°，H=2m）、FX5（∠80°，H=6m）、FX8（∠70°，H=1.2m）等地質構造。
　　斷層構造分布見區域地質實測圖。
　　1.3 歷史瓦斯情況
　　鄰近的東一B運輸石門在建井期間揭開3煤層時，曾發生煤與瓦斯突出，突出瓦斯4827.2m3、突出煤量143噸。東一B運輸石門揭3煤、1煤實測瓦斯含量及壓力分別為:
　　3煤:10m3/t和1.75MPa；
　　1煤:7m3/t和1.3MPa。
　　1.4 東一A組煤采區巷道掘進過程中瓦斯涌出情況
　　2009年6月26日，東一 A組煤軌道上山下口GD1鉆場1#放水孔施工至97.5m處發生嚴重瓦斯噴出現象，高值超限持續時間41分鐘，共噴出瓦斯6700m3。后間歇式涌出，單孔瓦斯噴出量之大，為淮南礦區A組煤層灰巖放水孔噴出之首。現已初步查明：瓦斯氣源來自灰巖煤系地層；貯氣空腔及導氣通道為灰巖的溶洞、溶隙。噴孔現象產生是鉆孔觸及含氣溶洞中高壓瓦斯所致。
　　在施工穿煤控層孔時曾發生噴孔頂鉆現象，造成鉆機傾倒，鉆桿彎曲。
　　1.5 瓦斯和巖溶水共生情況
　　本掘進工作面主要充水因素為灰巖巖溶水，瓦斯主要來源于C32 、C33上 、C33下下賦存的煤線，通過斷層、裂隙和煤線及巖溶洞溝通，成為巷道瓦斯和水涌出的主要來源。
　　
　　2 綜合治理措施
　　2.1 地質保障措施
　　(1) 設計瓦斯抽放鉆場
　　在11223疏水巷（東一段）巷道中設計巷幫瓦斯抽采鉆場，施工時同時把抽采鉆場施工完畢，必要時設計兩幫抽采鉆場實行邊抽邊掘。
　　(2) 工作面瓦斯抽放
　　為保證掘進巷道的安全安全施工，在巷道頂板距上覆1煤層法距在10m左右和巷道底板下距C32灰巖法距在5m左右實施工作面瓦斯抽放。在斷層帶附近及裂隙發育地段，巖性破碎并可能導通上覆1煤層和下覆C32灰巖底板煤線時在工作面施工打鉆進行抽放。在11223疏水巷（東一段）施工過程中總共進行了6次先抽后掘；在東一A組煤采區膠帶機施工過程中總共進行了4次先抽后掘；在東一A組煤采區軌道上山在掘進過程中總共進行了5次先抽后掘。有利保證了前方掘進巷道內的瓦斯排放，降低了施工過程中的瓦斯威脅，確保了施工安全。
　　(3) 地質調查
　　加強地質調查，距突出煤層法距小于20米時，每掘進10米調查一次，遇地質異常帶，跟蹤調查，動態掌握構造、巖層產狀及層位變化情況，及時修改相關地質圖件并及時向相關部門下達通知書。
　　(4) 地質前探鉆孔
　　施工過程中采取了“交叉前探，循環邁步”的方法對層位和斷層進行控制。其超前探距在巷道軸向投影方向上要求達10米以上，物探控制范圍不少于巷道輪廓線周邊30m，底板方向上的物探要控制到C33上灰巖底板，以準確控制上覆3煤及1煤的賦存情況、地質構造情況以及下伏巖溶水的賦存情況及瓦斯情況。
　　具體做法：
　　⑴法距小于10 米，大于5米時，執行邊探邊掘；當法距大于10米小于15米時，每50米前探一次；當法距大于15米小于20米時，至少每80米前探一次；掘進在突出煤層法距大于20米時，至少每100米前探一次。在東一A組煤采區三條巷道掘進過程中礦地測科總計下達了28次地質、水文預報通知書，有利保障了掘進生產的安全。
　　⑵對構造復雜，大中型斷層控制程度低的區域，距斷層50米前進行超前探測，掩護掘進。
　　⑶距斷層30米前，礦地測部門及時向礦分管領導及相關單位下達預報通知書，距斷層20米前，布置施工不少于2個前探鉆孔，鉆孔應能控制前方斷層性質及上下盤煤層層位。控制斷層的前探孔鉆孔施工總計進行了12次，下達了12份地質通知書。對斷層及上下盤突出煤層層位控制不清，及時補打地質鉆孔，直到探清前方斷層及煤層層位情況。
　　(5) 使用物探手段進行探測
　　在施工前探鉆孔的過程中使用物探的瞬變電磁法和直流電法進行探測，通過與普通鉆孔探測綜合分析，以便更加準確的確定前方地質構造、煤巖層賦存和灰巖層含水情況，指導安全生產。
　　2.2 通風及監控保障措施
　　(1) 東一A組煤采區各掘進頭面均采用2×30KW局扇（輔助2×30KW）實行雙路風筒向工作面供風，一路采用Φ800mm風筒，一路采用Φ 600mm風筒。供風時根據施工頭面掘進情況控制風量，確保正在掘進的工作面供風量不低于規程措施要求的供風量。
　　(2) 風筒口距迎頭距離：由于東一A組煤采區地質情況的特殊性，風筒口距迎頭距離做了特別的規定：正常掘進時不大于8m，在遇斷層、巖層破碎帶和巷道頂板上距1煤層法距較近時、下距C32灰巖頂板較近時不大于5m。
　　
　　(3) 加強通風管理，項目部成立通風班，風筒安排專人負責掘進過程中的續接和管理，并安排通風值班人員在單位24小時值班，如遇問題立即安排人員進行處理，確保工作面的供風。
　　(4) 加強對監控設施的安設、觀察和保護管理，瓦斯T1探頭在炮前炮后由當班班隊長親自負責挪移、懸掛和保護。加強對工作面瓦斯濃度變化的敏感性認識，在探頭瓦斯濃度突然變化增大時要立即查明原因，并將情況及時向礦調度所及有關領導匯報。
　　(5) 設置專職局扇司機，實行現場交接班制度。局扇專職司機必須堅守在局扇附近值班，嚴格按礦方規定的要求管理局扇。
　　2.3 掘進過程中的瓦斯管理措施
　　(1) 項目部制定了專項防治水和瓦斯的措施，作業規程中對掘進過程中瓦斯管理做了詳細的管理規定并堅決實施。
　　① 每班炮前由小班專職測氣員對迎頭炮眼、探眼、錨桿（錨索）眼或圍巖裂隙瓦斯濃度進行測定，當瓦斯濃度達到3%及以上時，立即停止掘進查明原因，制定針對性的措施。
　　 ② 巷道回風流中瓦斯量達到0.8m3/min或瓦斯濃度突然增大超正常值一倍以上時立即停止掘進查明原因。
　　 ③ 前探、控層、抽采等鉆孔出現噴孔、頂鉆等異常現象時立即停止相關作業，采取措施進行處理。
　　 ④ 工作面突遇斷層、煤線或巖層破碎帶瓦斯涌出量突然增大超正常值一倍以上時立即停止掘進，現場要查明原因并匯報礦調度所及相關領導。
　　(2) 加強職工現場瓦斯管理安全意識，職工在生產過程中如發現瓦斯異常現象立即向跟班班隊長匯報。
　　(3) 在距離煤層和煤線較近時、前方有地質預報斷層或破碎帶時，每次施工炮眼前施工探眼，探眼深度一般為兩米及以上（具體根據措施要求施工），探眼超前每炮的循環進尺距離0.5米。
　　(4) 在施工過程中對探眼、鉆孔加強管理，并且嚴禁兼做炮眼使用，放炮前必須用炮泥進行封堵，封堵長度不小于炮眼深度的1.5倍。
　　(5) 過斷層或巖層破碎段采取架棚支護，炮眼深度規定不大于1米，并規定掏槽眼裝藥量不得超過1卷，眼數布置不超過專項措施規定。架棚支護完成后及時采用噴漿進行封閉，以減少由于巖層的裸露而產生的瓦斯涌出。
　　(6) 加強頂板管理，嚴防冒頂事故：錨網噴段巖性不穩定時采用超前錨桿護頂，錨桿間距一般在400mm～500mm之間；架棚段采用撞楔護頂，頂板撞楔間距不大于300mm，在巖層較破碎時頂板撞楔間距按200mm進行布置，撞楔進入巖層深度必須超前炮眼深度500mm及以上。護頂撞楔在施工過程中保持兩排以上暫不去掉，以確保頂板安全穩定。
　　2.4 避災
　　(1) 編制專項災害應急措施，并對參與施工的人員進行班前培訓和考試，熟悉突出預兆和避災路線。
　　(2) 由于東一A組煤采區巷道布置相互交叉，各施工點比較分散，如何共同避災是很重要的。在現場管理中為了方便聯系，各頭面均在迎頭及上（下）口設置電話，遇到瓦斯威脅情況時能夠在第一時間進行聯系，撤出人員達到共同避災。
　　(3) 統一避災路線，11223疏水巷（東一段），東一A組煤采區膠帶機上山，東一A組煤采區軌道上山統一避災路線為：
　　① 避水災路線：迎頭→東一B組運輸石門→東一B組運輸機上山→東一上部車場→東一BC組回風石門→東一二C組總回風石門→東西風井第三聯絡巷→西進風井→地面。
　　② 避火災、瓦斯事故路線：迎頭→東一B組運輸石門→東一B組運輸大巷→副井車場→副井→地面。
　　
　　3 結語
　　（1）通過加強地質調查掌握第一手資料，通過普通地質鉆孔探測，結合物探的瞬變電磁法和直流電法進行探測結果綜合分析，有效地控制了斷層和煤巖層賦存情況；利用前探鉆孔對巷道上覆A組1煤層瓦斯壓力和瓦斯含量以及施工前方瓦斯涌出量和瓦斯壓力進行測定，有力保障了安全生產，指導了施工工藝的應用。
　　（2）通過雙局扇和雙路風筒向工作面通風確保了正在掘進的工作面的供風滿足安全生產需要，消除了因瓦斯涌出量的變大對安全生產的影響；通過安設專職局扇司機和風筒專職管理員，加強了對通風設施的管理，確保供風暢通。
　　（3）通過掘進過程中的瓦斯管理，有效地杜絕了掘進過程中因施工管理原因而造成的瓦斯超限事故。
　　自2009年二月施工東一A組煤采區軌道上山下部車場開始至2011年5月東一A組煤采區軌道上山與東一A組煤采區膠帶機上山貫通為止。潘二項目部在施工東一A組煤采區三條巷道過程中沒有發生一起因人為管理原因而造成的瓦斯超限事故，真正意義上實現了瓦斯零超限。并且順利實現了11223疏水巷貫通、東一A組煤采區軌道上山和東一A組煤采區膠帶機上山的貫通。所以我們堅信，瓦斯是可控的，只要安全管理和技術措施到位，就能夠預防和杜絕瓦斯超限事故的發生，確保巖巷掘進生產的安全。
　　
　　參考文獻
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