煤礦井下工作面區(qū)域綜合防突措施研究

薛亞軍

摘 要：針對二1煤層瓦斯壓力大、含量高的情形，為了確保工作面的安全高效的開采和礦井的采掘平衡，預(yù)防瓦斯災(zāi)害事故，文章根據(jù)11061工作面的實際情況，計算了該工作面的通風(fēng)量，并確定了11061工作面的區(qū)域和局部綜合防突措施，通過通風(fēng)和瓦斯預(yù)抽的雙管齊下，杜絕礦井瓦斯事故，對防治瓦斯集聚、煤與瓦斯突出，確保礦工生命安全和礦井安全開采具有重要意義。

關(guān)鍵詞：煤礦井下工作面區(qū)域；綜合防突；措施

中圖分類號：TD713.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0175-02

我國煤炭資源儲量豐富，20世紀(jì)煤炭在我國一次能源消耗構(gòu)成中占比達(dá)到75%～80%，因此，煤炭在我國能源中的主體地位不會改變，對煤炭安全高效開采的研究仍然具有重要的意義。煤與瓦斯突出是指煤礦地下采掘過程中，在很短的時間內(nèi)，從煤壁或巖壁內(nèi)向采掘空間突然噴出大量的煤與瓦斯的現(xiàn)象，煤與瓦斯突出事故不但能夠破壞井下設(shè)施、掩埋現(xiàn)場工作人員，還可能使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、瓦斯積聚，造成工作人員窒息死亡，甚至引起瓦斯爆炸事故，是井下嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。

方山礦二1煤新井前身是白廟集團(tuán)方山礦二1煤新井，是方山礦的接替井，隨著開采深度的增加，二1煤層的瓦斯含量和壓力都在增加，據(jù)223勘探線鉆孔瓦斯資料計算，甲烷含量變化梯度為54.93 m/m3/t.daf，百米增長率為1.82 m3/t.daf。據(jù)2010年3月河南理工大學(xué)提交的《河南平禹煤電有限責(zé)任公司方山礦二1煤層煤與瓦斯突出鑒定報告》，二1煤層的煤屬于Ⅲ～Ⅳ類破壞煤體，煤層堅固性系數(shù)（f）為0.12～0.19，瓦斯壓力為0.35～1.74 MPa，瓦斯含量為10.74～12.08 m3/t，鑒定方山新井二1煤層為突出煤層。

1 區(qū)域措施選取可行性分析

1.1 保護(hù)層開采可行性分析

二1煤層頂板巖層為大占砂巖平均厚度為11 m，無法開采。二2煤層下距二1煤層25 m，煤層厚度變化范圍為0.10～0.23，不具備保護(hù)層開采的條件。二3煤層下距二1煤層34m厚度變化范圍為0～0.31 m，平均厚度為0.08 m，不具備保護(hù)層開采的條件四4煤層下距二1煤層240 m距離過遠(yuǎn)起不到卸壓的保護(hù)作用。一組煤包括一1～一8煤層，在二1煤層以下70m處，煤層賦存不穩(wěn)定，只有局部可采，因此不選擇一組煤作為二1煤層的保護(hù)層。

根據(jù)上述綜合分析，二1煤層不具備開采保護(hù)層的條件，只能采用預(yù)抽瓦斯的方法進(jìn)行區(qū)域瓦斯治理。

1.2 施工底板預(yù)抽巷道可行性分析

我礦水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，底板下伏有六個含水層，均屬底板進(jìn)水的灰?guī)r巖溶裂隙含水層。底板直接充水含水層的富水性明顯強(qiáng)于頂板含水層，開采二1煤時具有發(fā)生底鼓突水的威脅；但是由于近年通過施工疏水降壓，底板承壓水，水位不斷降低，目前水壓在2.6 MPa左右，經(jīng)過計算和論證，采用低抽巷施工預(yù)抽煤層鉆孔治理瓦斯具備可行性。

1.3 施工高位抽放巷可行性分析

根據(jù)礦井開采情況，二1煤層直接頂板多為泥巖及砂質(zhì)泥巖，偶為粉砂巖或炭質(zhì)泥巖，老頂一般為中粒長石石英砂巖（Sd），頂板水水量不大，對巷道施工影響不大，且頂板巖性好，便于頂板管理。因此，施工高位抽巷預(yù)抽煤層鉆孔治理瓦斯條件較充足。

根據(jù)上述3種情況結(jié)合相關(guān)文件規(guī)定綜合分析后，最后決定采用（底板）穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯的區(qū)域防突措施進(jìn)行區(qū)域消突工作。二1-11061回采工作面瓦斯主要來源于本煤層、采空區(qū)。煤層瓦斯經(jīng)采動影響后，下部煤層瓦斯涌入采場、巷道和采空區(qū)。

2 區(qū)域措施效果檢驗

2.1 相關(guān)規(guī)定

①根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》55條規(guī)定：對穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，在煤巷條帶每間隔30～50 m至少沿工作面方向布置1個檢驗測試點。測定殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。②根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》53條規(guī)定：在效檢期間若打鉆出現(xiàn)了噴孔，頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周圍半徑100 m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域判定為措施無效。③若煤層殘余瓦斯壓力<0.74 MPa，瓦斯含量<8 m3/t說明措施有效。

若煤層殘余瓦斯壓力≥0.74 MPa，瓦斯含量≥8 m3/t說明措施無效。繼續(xù)采取區(qū)域措施消。

2.2 效果檢驗鉆孔布置方式

二1-11061機(jī)巷效果檢驗鉆孔布置方式：沿二1-11061機(jī)巷走向方向，每隔30 m布置3個效果檢驗點一個布置在巷道中部，另一個布置在巷道兩側(cè)輪廓線15 m范圍內(nèi)。

3 區(qū)域措施效果驗證

3.1 相關(guān)規(guī)定

根據(jù)平禹煤電公司平禹通便[2010]37號便函要求和《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第75、76條規(guī)定：選用鉆屑指標(biāo)法和復(fù)合指標(biāo)法進(jìn)行工作面突出危險性預(yù)測（效檢），預(yù)測（效檢）兩個指標(biāo)分別為：鉆屑瓦斯解吸值△h2、鉆屑量S和瓦斯涌出初速度q。

①鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法（△h2），臨界值定為干煤180 Pa（濕煤140 Pa）；即△h2<180 Pa無突出危險，△h2≥180 Pa有突出危險；②瓦斯涌出初速度（q值），臨界值定為4.5 L/min；即q< 4.5 L/min為無突出危險，q≥4.5 L/min為有突出危險。③鉆屑指標(biāo)（S）臨界值定為5 kg/m； 即S<5 kg/m為無突出危險，S≥5 kg/m為有突出危險。④若驗證期間煤層鉆孔中進(jìn)行鉆孔作業(yè)時發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時視為具有突出危險性。

3.2 鉆孔布置方式

沿工作面掘進(jìn)方向布置三個驗證鉆孔，驗證鉆孔投影長度為10 m，3個鉆孔均平行布置在工作面軟分層當(dāng)中，左右兩幫鉆孔終孔控制到巷道輪廓線外4 m，驗證鉆孔直徑42 mm。

3.3 物探及超前探預(yù)測

在執(zhí)行綜合防突措施的基礎(chǔ)上為保證消突工作安全進(jìn)行和掘進(jìn)及回采期間因地質(zhì)構(gòu)造突然出現(xiàn)變化造成的不良影響，首先利用瑞力波進(jìn)行前探，了解工作面前方地質(zhì)情況。然后在工作面執(zhí)行深孔前探，掌握工作面前方實際地質(zhì)情況，設(shè)計鉆孔不少于3個，必須保證正前投影孔深不小于80 m，每執(zhí)行一次超前鉆探，允許進(jìn)尺40 m，保留40 m超前鉆探距。前探孔保證在100 m以上，每個循環(huán)保留40 m的超前距。在進(jìn)行前探作業(yè)時，如果有跡象表明已經(jīng)探到地質(zhì)構(gòu)造，就要馬上中斷鉆探，匯合技術(shù)人員對構(gòu)造情況進(jìn)行綜合評估并制定出相應(yīng)的方案后方可恢復(fù)鉆探工作。

4 應(yīng)急救援

①發(fā)生煤與瓦斯突出后，調(diào)度室立即停止災(zāi)區(qū)的（監(jiān)測電源外）所有生產(chǎn)電源。②發(fā)生突出后，人員立即帶上自救器沿避災(zāi)路線撤離到新鮮風(fēng)流中去，來不及撤離的，就近躲避到的壓風(fēng)自救袋下或避難硐室內(nèi)。③跟班干部、瓦斯檢查員和安監(jiān)員負(fù)責(zé)組織好災(zāi)區(qū)人員的安全撤離工作，并及時向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報撤離情況。④其他執(zhí)行《礦井煤與瓦斯突出應(yīng)急預(yù)案》。⑤所在區(qū)域內(nèi)一旦發(fā)生災(zāi)害事故，負(fù)責(zé)組織遇險人員自救、互救、安全脫離險區(qū)和參加搶險救災(zāi)工作。

5 結(jié) 語

本研究以方山新井11061工作面為工程背景，對工作面的瓦斯地質(zhì)情況進(jìn)行了介紹，結(jié)合該工作面瓦斯壓力大、含量高的特點，按照防突規(guī)定的要求，確定了該工作面的區(qū)域防突措施和局部防突措施，為了防止巷道瓦斯積聚，計算了滿足要求的需風(fēng)量，有力的保證了工作面的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王兆豐.空氣、水和泥漿介質(zhì)中煤的瓦斯解吸規(guī)律與應(yīng)用研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2001.

[2] 國家發(fā)展和改革委員會.煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃[EB/OL].發(fā)展改革委網(wǎng)站，2007-01-22.

[3] 中國煤炭工業(yè)勞動保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會.瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

[4] 于不凡，王佑安.煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.