無保護層開采高突工作面“鉆抽爆評”一體化綜合防突技術研究與應用

朱同功

（平頂山天安煤業股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000）

無保護層開采高突工作面“鉆抽爆評”一體化綜合防突技術研究與應用

朱同功

（平頂山天安煤業股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000）

為解決平煤股份十礦戊9－20180綜采工作面煤與瓦斯突出危險這一技術難題，采用了無保護層開采、本煤層鉆孔瓦斯抽采、分段間隔打鉆抽采、深孔預裂爆破技術及煤與瓦斯突出工作面定期安全評價的管理機制。試驗表明，煤體瓦斯含量由原來的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，杜絕了煤與瓦斯突出事故的發生，確保高濃度瓦斯工作面回采期間安全生產。

無保護層開采 鉆孔 瓦斯抽采 爆破 評價 綜合防突技術

1 工作面概況

平頂山天安煤業股份有限公司十礦戊9－20180工作面位于北翼中區戊組軌道下山西翼第四區段，工作面東靠采區四條下山，西至26＃勘探線，南為戊10－20160采空區，北部尚未開采。工作面埋深700～960m，工作面走向長度915m，采高1.3～1.5m，儲量32.5～37.5萬t。工作面煤層厚1.2～1.6m，頂板2.0～2.2m處有0.7m左右塊狀硬煤，賦存穩定，底板戊10煤厚2.2～3.5m。戊9－10夾矸為砂質泥巖，東部為合層，向里逐漸分開，夾層厚度為0.2～7.0m，戊9－20180工作面綜合柱狀圖見圖1。該工作面位于郭莊背斜北側，構造應力作用較強，區段揭露斷層多條，影響較大的為走向N39E、落差1.1m的正斷層。該工作面原始瓦斯壓力p為1.0～2.2MPa，原始含量為8～13m3／t。

2 區域防突措施選擇

平煤股份十礦自1986年發生首次煤與瓦斯突出事故以來，歷史共計發生大小突出51次，其中戊組突出18次，該組共突出煤量76t，涌出瓦斯7682m3。該組上覆丁組采區已封閉，組間距70～90m，下伏己組未開發，組間距170～190m。組內分戊9、戊10、戊113層，其中戊10、戊11全區段合層，戊9－10以合層為主，自采區下山向邊界方向600m以里層間距大于3m。上覆丁組開采較早，采區已于20世紀末封閉，從該工作面上一區段回采期間反映的情況看，對回采期間瓦斯治理無明顯影響，而下伏己組與其間距較大，從平面投影上看滯后于該工作面，故設計之初，考慮以突出危險性相對較小的戊9煤層作為解放層進行布置。

圖1 戊9－20180工作面綜合柱狀圖

2.1 掘進區域防突措施

回風巷設計布置為沿空送巷，施工期間采取物探和鉆探相結合的方式，即沿巷道走向先進行瑞利波物探，異常點處再用鉆機打地質構造探孔，驗證之前的瑞利波物探，探測清工作面前方地質構造。在此掩護下進行區域效果驗證，如無異常正常施工，若有連續兩次異常或者前方鉆探揭露有構造，則直接執行局部防突措施，直至測試正常為止。運輸巷采用本煤層60m條帶預抽區域防突措施，按抽采半徑施工60m鉆孔后進行區域驗證。一般地，施工60m區域鉆孔后，經區域驗證不超標的話，不再執行局部防突措施，直接進行掘進工作。掘進過程中每5m為1個測試循環進行測試，若測試瓦斯含量不超標，則組織正常掘進，直至一個區域循環（打60m深區域，進40m，留設20m以上超前距）結束。區域循環施工中測試超標時，采用局部防突措施，若連續兩次超標，則采用區域防突措施，運輸巷局部措施按煤層實測排放半徑布置。

2.2 工作面區域防突措施

回采前，在進、回風巷分別用大功率防突鉆機沿采排方向按實測抽放半徑布置本煤層鉆孔，鉆孔終孔于工作面中部，且交叉10～20m，以確保抽采效果。回采時全工作面實施局部防突措施，工作面按實測抽放半徑布置。考慮到工作面較長、鉆孔較多、一次施工時間長等因素，經多次試驗，采取分段間隔打鉆抽采方法，即全工作面利用6臺乳化液鉆機同時打鉆，在保證鉆孔超前距不小于20m的前提下，全工作面按一組支架一個孔布置編號，每天檢修班始終保持6臺鉆開機，每3d為一個打鉆循環，每天循環進尺為1.5m，打80m孔，留設不小于21.5m的超前距。區域防突措施鉆孔布置，見圖2。

圖2 區域防突措施鉆孔

3 瓦斯抽采技術

運輸風巷施工期間鋪設專用抽放管路，在采取區域措施或局部措施孔施工期間異常較大的區域采取邊鉆邊抽措施，其它為直接排放。在工作面全部采用抽采措施，即打一個孔聯一個孔，抽一個孔。在20180工作面回風巷孔采取了向工作面老頂方向施工迎面斜交鉆孔，抽放采空區冒落帶瓦斯，鉆孔設計孔深100m以上，孔徑75mm。鉆孔終孔位于工作面戊9煤頂板上15～25m、回風巷下10～20m處。沿回風巷下幫由內向外每隔5～10m布置一個鉆孔，抽回采效果明顯，尤其對回采期間防治高濃度瓦斯超限有明顯效果。

4 深孔預裂爆破技術

在工作面施工局部防突措施鉆孔過程中，當出現較大異常（噴孔、響煤炮）或工作面接近周期來壓時，進行一次深孔預裂爆破，其目的一是通過爆破誘導前方煤體頂板斷裂，按期卸壓；二是通過爆破沖擊波作用，使煤體承載壓力提高，煤體內集中應力得到釋放或向煤體深部轉移，增加前方煤體安全屏障的可靠性；三是預裂爆破當班人員全部撤至防突風門外，工作面無人作業，有效避免了回采期間周期來壓工作面異常區的擾動引發的應力釋放所帶來的災害。

5 定期安全評價機制

建立防突技術例會制度，每周由專人在例會上通報一周來工作面打鉆和施工期間所發生的各類異常，分析一段時期以來工作面內外CH4濃度變化情況，收集工作面煤層賦存變化及構造揭露情況，通報一周來業務主管科室抽檢打鉆、驗鉆情況。對以上各項按可控、基本可控、不可控進行分級打分，各項加權平均后，達到85分以上，認定工作面安全可控；否則不可控，重新執行措施，重新評估合格后才可生產。

6 效果分析

在20180回風巷1809點里10m至1807點外60m，共150m范圍內間歇施工迎面斜交鉆孔28個，孔深106～115m。經測量1＃孔有瓦斯出現時開始抽放，抽放負壓為2.7kPa、流量為0.396 m3／min、濃度為2%。此后抽放流量最大為0.578 m3／min，濃度最大達到63%，抽放純量最大為0.176m3／min。1＃孔流量、濃度變化曲線見圖3，可以看出，在鉆孔距工作面56～43m（鉆孔位于頂板上9～13m）期間抽放流量和濃度均較大，當時每天進尺2.2m。

圖3 1＃鉆孔瓦斯濃度及流量變化情況

通過測試煤體瓦斯含量由原來的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，保障了出煤期間能正常發電，實現了24h不間斷發電，最多采用兩臺機組同時發電，日發電量達到了18000kWh。

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Research and application of comprehensive outburst prevention technology on high outburst working face without protective layer

Zhu Tonggong
（No.10Mine，Pingdingshan Tianan Coal Mining Company Ltd.，Pingdingshan，Henan 467000，China）

The comprehensive management mechanism，namely coal seam mining without protective layer，gas drainage through boreholes，drilling in different sections with interval space，deep－hole pre－splitting blasting technique as well as coal and gas outburst periodic safetyevaluation，was used to solve the technological problem of coal and gas outburst existed on No.E9－20180fully－mechanized working face in No.10mine of Pingdingshan Coal Mining Company Ltd..The results indicated that gas content in coal mass reduced from 8～13m3／t to 3.2932m3／t，avoiding the accident of coal and gas outburst and ensuring the safe production.

coal seam mining without protective layer，drilling，gas drainage，explosion，evaluation，outburst prevention technology

TD713

B

朱同功（1974－），男，河南省周口人，工程師，1999年畢業于湖南湘潭工學院采礦工程專業，長期從事采礦技術研究工作，現任平頂山天安煤業股份有限公司十礦總工程師。

（責任編輯 梁子榮）