新興煤礦三水平主運石門防突措施的現場應用

柴宏毅，秦 濤，馮俊杰，劉永立

新興煤礦三水平主運石門防突措施的現場應用

柴宏毅1，秦 濤2，馮俊杰1，劉永立2

（1.龍煤集團七臺河分公司，黑龍江 七臺河 154600；2.黑龍江科技學院資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

針對石門揭煤過程中發生突出的嚴重破壞性，結合新興煤礦礦井實際生產以及煤與瓦斯突出情況，介紹了新興煤礦三水平主運石門，揭露90、91層煤實施的防突措施及效果檢驗。結果表明：經過有效的區域防突預抽措施和局部防突措施，三水平主運石門揭煤工作面預抽效果達標，同時證明了90、91層透氣性特別好，較容易抽放。

石門揭煤；防突措施；應用；效果檢驗

對于煤礦井下工程來說，石門揭煤是常見的施工，在巖石巷道施工中經常會遇到揭煤。由于揭煤時發生煤與瓦斯突出比其它類型的突出破壞性更大，損失嚴重，甚至造成人員傷亡事故，而特大型突出中絕大多數是在石門揭煤時發生的［1，2］。所以，準確把握石門揭煤的突出危險性，正確采用突出危險性的測定方法，以及時制定合適的石門揭煤防突措施和后期應用效果分析工作，可以避免或減少失誤所造成的損失［3］，對促進突出礦井的安全生產、提高礦井的經濟效益都具有重要意義。

1 礦井概況

新興煤礦始建于1958年，位于七臺河礦區西部，距七煤公司約12 km，井田隸屬于勃利煤田，走向寬7.5 km，傾斜長6.5 km，面積43 km2。井田內可采和局部可采煤層經補充勘探和生產核實共26層，目前未開采完的可采及局部可采煤層18層，多為薄煤層，煤層平均厚度0.95 m，平均傾角29°。1997—2000年進行了通風系統改造，建成投用了立風井，實現了礦井全面集中生產。2008年核定生產能力160萬t／年，2010年實際生產原煤154.6萬t，2011年計劃原煤產量159萬t。2010年末剩余可采量3 434.5萬t，截止2011年5月份，剩余服務年限20年。

1.1 開拓方式

礦井開拓方式為立斜井多水平石門分區式開拓。井田按標高劃分為三個水平，一水平標高－25.0 m，現為回風水平；二水平標高－300.0 m，為生產水平；三水平標高－600.0 m，現正在進行開拓。現有4個生產采區，共有6組采煤和27組掘進，6組采煤中有1組綜采工作面、4組高檔普采工作面、1組炮采工作面。27組掘進面均為炮掘，其中有13組開拓巷道、12組準備巷道、2組回采巷道。

1.2 通風概況

新興煤礦采用混合式通風，通風方法為抽出式。全礦有3個入風井筒，分別是副立井、主斜井、副斜井；有3個回風井筒，分別是南風井、東風井和西風井，每個回風井筒都裝有2臺主扇，1臺運轉，1臺備用。礦井總入風24 900 m3／min，總回風25 800 m3／min，每個回風井筒都裝有2臺主扇，1臺運轉，1臺備用。

1.3 煤與瓦斯突出概況

新興礦是煤與瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量20 m3／t，絕對瓦斯涌出量50.3 m3／min。新興礦最早在1992年12月二采區47層發生了2次煤與瓦斯突出，從1992年至今，47、48、68層3個煤層共發生過7次煤與瓦斯動力現象，全部發生在掘進工作面，均為炮后誘導。1993年二采區47層被撫順煤研所鑒定為突出煤層，新興礦被鑒定為突出礦井；48層和68層在2011年2月16日經煤炭科學研究總院沈陽研究院鑒定，也被鑒定為突出煤層。

新興煤礦2012年礦井瓦斯鑒定為突出礦井，相對涌出量20.8 m3／t，絕對涌出量50.3 m3／min。

1.4 抽放概況

新興煤礦瓦斯抽放區于2004年成立，地面建有永久抽放泵站1處，井下三采區和八采區及西六采區分別裝備2臺移動抽放系統。

新興煤礦2005年6月建立地面集中抽放泵站，同年10月正式投入運轉，泵站裝備2臺武漢特種泵廠出產的2BEF6002型水環式真空泵（額定流量260 m3／min，電機功率315 kW，極限真空－80 kPa）。計量裝置采用重慶梅安森生產的渦節流量計配合液晶顯示柜，形象、直觀地反映出各種抽放數據并實現了監測數據上傳，為計量更加準確，同時裝備了孔板流量計。抽放管網布置在五、六采區，抽放3組采煤，5組掘進，抽放主管路選用d377鍍鋅螺旋管，分支管路選用159～273 mm鍍鋅螺旋管，地面集中抽放系統抽放濃度5%～12%，流量110～125 m3／min。同時礦井還在三采區、八采區及西六采區分別設有2臺移動抽放系統抽放泵（型號：ZWY85／160型，額定流量85 m3／min，電機功率160 kW，極限真空度－60 kPa）。抽放管網分別布置在三采區、八采區和西六采區，抽放主管路統一使用d273鍍鋅螺旋管，分支管路使用d219聚乙烯抽放管路，移動抽放泵站濃度8%～12%，流量40～45 m3／min。

2 區域防突措施

10002隊施工主運巷（至2號新立井），工程為三水平－600標高開拓工程，斷面尺寸：5.2 m×4.55 m，斷面積：21.46 m2，工程全長：1 900 m，預計巷道已揭露65、66、67、68、74、75、76、79、84、85、87、90、91、94、95、96、97、98、99、100等煤層。而84、85、87、90、91、94、95、96、97、98、99、100為新建所屬煤層，其中有部分煤層厚度小于0.3 m，只有87、90、91、94等煤層厚度大于0.3 m。均為底板揭煤。三水平主運石門共計揭露煤層20余層，執行區域防突措施煤層為65、68、87、90、91、94五層。舉例說明90、91層防突措施。

三水平主運石門施工過程中，該礦根據地質資料及前探鉆孔探明前方煤層、瓦斯、地質構造等情況。堅持先探后掘，在巷道兩幫施工3個前探鉆孔，防止鉆孔跑偏，鉆孔平均長度在200 m左右，超前距大于50 m［4］。在揭露90、91前，在巷道左幫施工5個前探鉆孔，在施工過程中，發現90、91層煤瓦斯壓力大、噴孔嚴重，3個前探鉆孔均為穿透91層。施工完畢前探鉆孔，立即連接進行瓦斯抽放，在巷道右幫接著施工前探鉆孔3個，測壓鉆孔2個。測壓鉆孔終孔位置分別布置在巷道揭煤位置10 m和40 m處，測定90、91層原始壓力為4 MPa。

當工作面距煤層法線8 m時，在工作面補充瓦斯預抽鉆孔88個，終孔間距在4 m，控制范圍為巷道揭煤處上、下、左、右各12 m。由于90、91層瓦斯含量大、壓力大，在工作面施工超前抽放鉆孔十分困難，打鉆時鉆孔很難穿透煤層，孔內濃度達到100%且部分鉆孔發生噴孔。連接抽放后，初期濃度較高，然后緩慢下降至穩定，其中左部40個鉆孔初期在30%～60%，12日后鉆孔濃度穩定在10%～40%；支管濃度12%，右部40個鉆孔初期在50%～90%，穩定后濃度在20%～50%，支管濃度24%。進行瓦斯預抽28天后，觀察瓦斯壓力分別降至0.7 MPa和2.5 MPa。即預抽鉆孔控制范圍內的瓦斯壓力降至0.7 MPa。90、91層煤層透氣性較好，殘存瓦斯含量為90層1.7 m3／t、91層為4.7 m3／t。

3 局部防突措施

工作面前進至距煤層法線5 m時，進行工作面預測：90層瓦斯涌出初速度q為0，堅固性系數f為0.54，煤鉆屑解析指標h2和K1均為0，最大鉆屑量S為1.2 kg／m；91層瓦斯涌出初速度q為1.2 L／min，堅固性系數f為0.6，煤鉆屑解析指標h2和K1均為0，最大鉆屑量S為1 kg／m；各項指標都未超過臨界值，見表1。

表1 工作面局部預測預報指標

工作面繼續前進至距煤層法線1.5m時，最后驗證各項指標也未超過臨界值，見表2，在安全防護齊全的條件下成功揭露煤層。

表2 工作面最后驗證指標

4 結 論

1）實測結果表明，經過瓦斯預抽三水平主運石門揭煤工作面，90、91煤層最大殘余瓦斯含量為4.7 m3／t，最大殘余瓦斯壓力為0.7 MPa。三水平主運石門揭煤工作面預抽效果達標，同時證明了90、91層透氣性良好，較容易抽放。

2）2011年1月，三水平主運石門距離煤層法線5 m時進行局部工作面預測預報時，90煤層各項指標都未超過臨界值。證明區域防突措施如果執行到位，局部防突措施完全可以作為補充措施。

［1］ 汪有清.底抽巷上向穿層鉆孔抽采遠程卸壓瓦斯技術研究［D］.合肥：安徽理工大學，2006.

［2］ 國家安全生產監督管理局.煤礦安全規程［M］.北京：煤炭工業出版社，2012：82－85.

［3］ 錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2003：134－146.

［4］ 何 杰，方新秋，許 偉.深井高應力破碎區巷道破壞機理及控制研究［J］.采礦與安全工程學報，2008，25（4）：494－498.

Field App lication of Gas Outburst Prevention Measure in Third Mining Level Main Haulage Crosscut of Xinxing Coal Mine

Chai Hong－yi，Qin Tao，Feng Jun－jie，Liu Yong－li

In connection with the serious destruction ofwhich outburst risk will happen during the process of uncovering coal in a rock cross－cut，combined with the actual production and the gas outburst situation in Xinxing coal mine，introduces the gas outburst prevention measures and checkout of effect during uncovering 90，91 layer coal in main haulage crosscut of third mining level in Xinxing coalmine.The result shows that through adopting effective regional outburst prevention pre－drainage measures and local outburst prevention measures，pre－drainage effect reaches the standard in the uncovering coal face of thirdmining levelmain haulage crosscut，meanwhile proves the permeability of 90，91 layers is very good and is easier to drainage.

Coal uncovering in a cross－cut；Gas outburst prevention measures；Application；Checkout of effect

TD713

B

1672－0652（2013）04－0041－03

2012－01－03

柴宏毅（1956—），男，吉林舒蘭人，2009年畢業于黑龍江科技學院，工程師，主要從事采礦開采工藝、理論和技術研究工作（E－mail）19021313＠qq.com