揭開煤與瓦斯突出煤層的采煤施工方法

趙云祥

（龍煤集團雙鴨山分公司七星煤礦，黑龍江雙鴨山155100）

煤和瓦斯突出主要是由地質構造應力及礦山壓力、瓦斯含量及瓦斯壓力、巖石及煤的物理力學性質等因素相互作用的結果。我國煤和瓦斯突出煤層具有以下特征：一般發生在地質變化較為劇烈、地應力較大的地區，例如褶曲向、背斜的軸部和斷層破碎帶。煤質松軟、干燥且瓦斯含量大、壓力高也可能導致突出。開采深度愈大，煤層越厚，傾角越大，突出的次數就越多，強度也越大。煤體受到外力震動、沖擊時也可能出現突出。

預防煤和瓦斯突出的措施分為兩類，即區域性預防措施和局部預防措施。前者要開采解放層。后者中，突出煤層中的地應力、瓦斯壓力均可能出現一系列的變化。地應力降低，巖(煤)層出現移動，煤體及其圍巖出現膨脹，孔隙率增加，透氣性增高，瓦斯得以排放，瓦斯含量減少，壓力降低。這些變化，可能解除煤和瓦斯突出的危險。在解放層的影響范圍內進行巷道施工無突出危險。

1 震動爆破

震動爆破是在掘進工作面上多打眼，多裝藥，全斷面一次爆破，揭開煤層，并且利用爆破出現的強烈震動，誘導煤和瓦斯突出，確保作業安全的方法。若震動爆破未能誘導突出，則強大的震動力會使煤體破裂，消除圍巖應力和排放瓦斯，以避免突出。

在震動爆破前，要使煤層瓦斯壓力不可大于1MPa。若壓力超過這個數值時，可采用鉆孔排放瓦斯的措施把壓力降至1MPa以下，再用震動爆破法揭開煤層。從震動爆破揭開煤層的要求出發，巖柱的厚度越小越好，但要高于規定數值。在急傾斜煤層條件下，巷道底部和頂部巖柱的厚度基本相等，比較容易實現一次破除巖柱，但對傾角較小的煤層，為了給炸開巖石柱揭開煤層創造條件，在石門接近安全巖柱以后，要盡可能將工作面刷成和煤層傾角相近的斜面或臺階，如圖1所示。

圖1 刷斜面示意圖

1.1 石門揭煤震動爆破的炮眼布置方法

炮眼個數較普通爆破的炮眼數多2個，而具體眼數要看巖柱情況確定。煤眼和巖眼要交錯相間排列，順序爆破。煤眼和巖眼的比例一般為1︰2。炮眼的密度，巷道頂部通常不大于底部，周邊眼不小于中部。透煤炮眼深度要超過巖柱，如煤層相當厚，可進入煤層2～3m。石門周邊眼要適當密一些，以確保爆破后石門周邊輪廓整齊，防止在修整石門周邊出現突出。巖眼眼底要距煤層100～200mm，不可透煤。如已透煤，要停止鉆進，并在眼底填塞100～200mm長的炮泥。

1.2 采用震動爆破應注意的問題

第一，全部炮眼一次性起爆，炸開石門的全斷面巖柱和煤層的全厚。若第一次震動爆破沒有全斷面揭開煤層，第二次爆破工作仍根據震動爆破的規定進行，直到全部揭開，并過完煤門以后為止。

第二，在發生工作面的巖層特別破碎、巖柱崩落和壓出、地壓加大、瓦斯涌出量劇增、溫度迅速下降以及出現震動聲響等異常現象時，要馬上停止作業，人員撤離至安全地區。

第三，當煤層厚度在lm以下時，要全部隨巖柱一次崩開。在煤層水平厚度為lm以上時，至少要有lm的煤層隨巖柱揭出。

第四，在緩斜、傾斜煤層中沿煤層底板或頂板揭煤時，有時巖柱一次未全部揭開，留“門坎”或“門簾”。處理它們時，必須精細，如要打眼，要仔細關注突出預兆，在爆破時，必須根據震動爆破的規定進行。

第五，每次震動爆破都必須對巖柱性質、厚度、眼數、眼深、眼位、裝藥量、聯線方式、起爆順序、爆破效果等作詳細記錄，以總結經驗和分析。

第六，震動爆破只得使用帶食鹽被筒的礦用安全炸藥。雷管事先要嚴格檢查和分組，在使用毫秒雷管時，其總延期時間不可超過130ms，裝藥后全部炮眼一定要填滿炮泥，爆破網路要進行周密設計，保證不出現早爆或瞎炮等現象。

2 使用金屬骨架

金屬骨架是用于石門揭穿煤層的超前支架。在石門掘進至距煤層2m時，停止掘進，在其頂部和兩幫上打一排或兩排直徑為70～100mm，彼此相距200～300mm的鉆孔。鉆孔鉆透煤層并穿入頂板巖300～500mm，孔內插入直徑為50～70mm的鋼管或鋼軌。鋼管或鋼軌的尾部固定在用錨桿支撐的鋼軌環上，也可固定在其他專門支架上，再一次揭開煤層。

金屬骨架能夠避免突出，是因為金屬骨架支承了部分地壓及煤體本身的重力，使煤體穩定性增加。同時金屬骨架鉆孔也可以起排放瓦斯作用，使瓦斯壓力降低。用金屬骨架時，通常配合震動爆破，一次揭開煤層。

經驗表明，金屬骨架應用在傾斜、瓦斯壓力不大的急傾斜薄煤層和中厚煤層，其效果非常好。在傾斜厚煤層中，由于骨架長度過大，易于撓曲，不能有效阻止煤體的位移，因此預防突出能力不大。