壽陽景福煤礦井筒揭煤防突措施

曹晉峰

（陽煤集團(tuán)壽陽景福煤業(yè)有限公司，山西 陽泉045000）

1 防治煤與瓦斯突出技術(shù)概述

壽陽景福煤礦開采的6＃煤層，厚度約為3.4m，具有爆炸性，屬自燃傾向煤層，在6＃煤層進(jìn)行施工時(shí)，需要著重注意控制煤與瓦斯的突出問題。在對(duì)煤層進(jìn)行揭煤時(shí)，瓦斯并沒有排出媒體，所以，應(yīng)當(dāng)先想辦法將瓦斯抽放〔2〕。本文主要介紹利用“四位一體”式瓦斯消除策略，將煤與瓦斯問題徹底控制。圖1為煤與瓦斯控制技術(shù)流程。

圖1 井筒揭煤防治煤與瓦斯突出技術(shù)

2 預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

2.1 探定煤層賦存狀況

在建設(shè)礦井初期，并不能對(duì)揭煤區(qū)域的煤層賦存有十足的把握。為更好地了解煤層賦存情況，需要采取一定的措施完善煤層的賦存資料〔3〕。將超前探煤鉆孔安防在6＃煤層，距離井筒工作面20m，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該煤層的產(chǎn)狀、厚度、位置的精確掌控。完成上述工作之后，需要測(cè)試煤芯的f值（煤的堅(jiān)固系數(shù)）、△P（瓦斯放散初速度）。在超前探煤鉆孔施工中，還需要鉆孔測(cè)壓。鉆孔布置示意見圖2。表1為超前探煤鉆孔的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

圖2 超前探煤鉆孔布置

表1 超前探煤鉆孔參數(shù)

2.2 預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

（1）測(cè)定煤層瓦斯壓力

煤層瓦斯壓力測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)措施制定有重要指導(dǎo)作用，要做到準(zhǔn)確測(cè)定，為此，以直接主動(dòng)測(cè)壓法為主〔4〕，也就是用水泥砂漿將超前探煤鉆孔封住，以測(cè)試補(bǔ)償氣體的速度來得到瓦斯壓力數(shù)據(jù)。主要測(cè)試辦法：① 將4個(gè)鍍鋅鋼管插入到測(cè)壓鉆孔內(nèi)，鋼管要帶有壓力表接頭，各鋼管以3m為長(zhǎng)度值。為控制好氣閉性，需要以膠帶纏住管的接頭。封死測(cè)壓室管端頭，避免雜物、煤屑將管路堵住；② 以棉布封住測(cè)壓室擋板位置，在測(cè)壓鉆孔中壓入測(cè)壓管；③ 以速凝劑、膨脹水泥、硅酸鹽水泥等作為封住鉆孔的材料。將這些材料充分?jǐn)嚢瑁扇斯纳贤聦⒖追庾。虎?在完成封孔一天后，就可安裝壓力表，注入氮?dú)猓?dāng)壓力表穩(wěn)定之后，此數(shù)據(jù)就是煤層的瓦斯壓力值。

（2）測(cè)定瓦斯放散初速度、堅(jiān)固性系數(shù)

F（煤的堅(jiān)固系數(shù)）即煤的抗拒外力破壞的能力指標(biāo)。煤層的突出危險(xiǎn)性可以從△P（瓦斯放散速度）得出。當(dāng)前，并不能在礦區(qū)中測(cè)試得到瓦斯放散初速度、煤的堅(jiān)固性系數(shù)，而只能從實(shí)驗(yàn)得來。在對(duì)6＃煤層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試之后，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：其瓦斯放散速度為10.748，煤的堅(jiān)固系數(shù)為0.32。

（3）D、K代表了工作面的綜合性突出危險(xiǎn)性指標(biāo)，公式為：

在上述兩個(gè)式子中，煤層的埋藏深度為H＝596m；煤層瓦斯壓力為P，以1.60MPa為最大的瓦斯壓力值。將值代入到上述兩個(gè)公式，得到D＝9.43，D＝33.59。

所以，可以得出煤層與瓦斯的單項(xiàng)、綜合指標(biāo)。從表3發(fā)現(xiàn)，6＃煤層的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)是比較嚴(yán)重的，所以，在揭煤之前必須要運(yùn)用有效的消除突出危險(xiǎn)的措施。

表3 6＃煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性單項(xiàng)、綜合指標(biāo)數(shù)據(jù)

3 煤與瓦斯突出防治措施

在分析了壽陽景福煤礦的建設(shè)狀況之后，主要采取瓦斯排采鉆孔、采抽鉆孔措施，在結(jié)合抽排辦法之后，可以有效地防治瓦斯突出危險(xiǎn)。

3.1 抽采系統(tǒng)與設(shè)備

地方設(shè)瓦斯抽采站，主體抽采設(shè)備是抽采泵，型號(hào)為ZWY110／160－G，臺(tái)數(shù)2臺(tái)。其附屬設(shè)備包括泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水泵、防暴防回火設(shè)備、正壓放水器、負(fù)壓放水器、軟化水設(shè)備、避雷裝置放空管等。

3.2 設(shè)計(jì)抽采鉆孔

抽采井筒揭煤期的瓦斯的目的在于控制瓦斯突出問題。其抽采的方式是將鉆孔布置在井筒工作面抽采瓦斯。在此次抽采工作中，鉆孔也要排放瓦斯，鉆孔的數(shù)量為64個(gè)，孔徑94mm，孔深3m。以Φ50mm鋼管為封孔裝置。抽排瓦斯鉆孔的布置見圖3。

圖3 瓦斯抽、排鉆孔布置（單位／mm）

3.3 封孔方式與管路連接

在煤層與井筒工作面距離7m位置安放好抽放鉆孔，封孔深度3m，Φ50mm PVC管作為封孔管，長(zhǎng)5m。在距管端1m位置焊接金屬擋板，彼端則車絲扣。抽采主管、支管用管路連接器、高壓膠管相連，封孔材料為水泥砂漿〔5〕。

3.4 煤與瓦斯突出防治效果的檢驗(yàn)

在抽排瓦斯過程中，用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法，測(cè)得瓦斯動(dòng)態(tài)變化曲線（見圖4）。

圖4 Δh2指標(biāo)實(shí)測(cè)平均值隨時(shí)間變化

檢驗(yàn)時(shí)參考的數(shù)據(jù)如下：干樣，以200為△h2指標(biāo)，以0.5為k1的臨界值；濕樣，以160為△h2指標(biāo)，以0.4為k1的臨界值。在抽排瓦斯20d之后，發(fā)現(xiàn)△h2的指標(biāo)出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，比臨界值更低。這說明，此措施有效地解決了煤與瓦斯的突出危險(xiǎn)。

〔1〕王捷帆，李文俊 .中國(guó)煤礦事故暨專家點(diǎn)評(píng)集（上冊(cè)）〔M〕.北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.

〔2〕魏平儒，史宗保 .井筒揭煤預(yù)防煤與瓦斯突出的對(duì)策〔J〕.煤炭工程，2012，（1）：75－77.

〔3〕國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局 .防治煤與瓦斯突出規(guī)定〔M〕.北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

〔4〕董云飛，王云剛 .煤巷掘進(jìn)過程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性研究〔J〕.煤炭工程，2012，（4）：82－84.

〔5〕舒彥民，李定啟，孫建華，等 .基于突出煤層消突工藝過程的系統(tǒng)安全性研究〔J〕.煤炭工程，2011，（5）：91－93.