邊抽邊掘局部防突措施在突出危險煤層軟分層掘進的實踐與應用

摘要：潘二煤礦隨著 A組煤層的不斷開采，礦井瓦斯治理問題日趨突出，工作面瓦斯治理工作量大，周期長，為保障生產接 替，掘進條帶鉆孔區域預抽達標合格后施工，存在區域鉆孔預抽時間短，且煤層上部賦存的軟分層透氣性差、抽采不均勻等 問題。12223工作面上、下順槽掘進期間，先期主要采取增加風量、施工超前排放鉆孔措施，措施效果不明顯，共發生了 5

次瓦斯預警事故和 2次低值瓦斯超限事故，為吸取事故教訓，針對煤層上部軟分層立即采用了循環巷幫鉆場結合迎頭鉆孔邊 掘邊抽局部防突措施。

本文針對礦井突出危險煤層軟分層掘進期間存在瓦斯問題制約生產，通過采用循環巷幫鉆場結合迎頭鉆孔邊掘邊抽局部防突 措施后，進一步提高了瓦斯治理效果，杜絕了預警及瓦斯超限事故，又加快了掘進進尺，最終保證了工作面順利安全貫通。 因此，掘進期間采取有效的局部防突措施對煤礦安全具有重大意義。

關鍵詞：突出危險煤層軟分層；循環邊抽邊掘；瓦斯治理效果

中圖分類號：TD713.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0307-01

1 引言

1.1 軟分層的概念與特征

“軟分層”是指煤層煤質松軟、結構和構造遭受嚴重破壞的煤

分層。在有突出危險的煤層中有一層或多層“軟分層”。其破壞性與 松軟性都非常明顯，而煤與瓦斯突出便取決于這種力學性質的不均 一性。

軟分層的宏觀特征主要表現為：①呈現出明顯的改造結構構造 特征，如鱗片狀、土狀、片狀、破裂狀、碎粒狀等，還有不同程度 上形成定向排列構造、或發育有摩擦鏡面（揉鄒鏡面）；②煤層收到 較強的構造應力作用后，破壞了其原始結構，表現為構造結構；③ 手試強度極低，手捻易碎并有滑感，可捻成厘米級、毫米級碎粒或 煤粉。

軟分層的微觀特征主要表現為：①巖石成分大都以鏡質組分為 主；②光澤暗淡；③存在許多無方向性的微裂隙，裂隙周圍還可能 出現微小褶曲和斷裂構造。這些性質均使得存在軟分層的煤具有了 突出危險性。

1.2 技術措施原理

通過在掘進巷道兩幫施工鉆場，在鉆場內和迎頭沿工作面掘進

方向針對煤層賦存的 0.8～1m 厚軟分層施工長鉆孔，掘進期間兩幫鉆場內鉆孔保持連續抽采瓦斯，以達到增加抽采效果、保證工作面 安全掘進的目的。首先，通過長鉆孔抽采軟分層煤體瓦斯可減少掘 進期間涌入巷道空間的瓦斯，減低風排量瓦斯；其次，增加采取邊抽邊掘局部防突措施后，軟分層煤體的瓦斯壓力能夠得到充分釋放，地應力也會顯著降低，進一步減低瓦斯危害。

礦井 A 組煤采區 12223 工作面掘進期間，針對軟分層采取循環

巷幫鉆場結合迎頭鉆孔邊掘邊抽局部防突措施開展的實踐應用，提 高瓦斯治理效果對煤礦的安全高效開采意義重大。同時，對于類似 地質條件的工作面防治瓦斯措施具有借鑒意義。

2 12223 掘進工作面區域瓦斯治理措施

2.1 工作面概況

12223 工作面為潘二礦第二個 A 組煤回采工作面，位于西二采

區二階段，標高：-463m～-571m，設計走向長 1339m，傾向長 204m，

3 煤平均煤厚4.5m（上部軟分層厚0.8～1m），1 煤平均厚 3m，1、3

煤層間距1.5m，煤層平均傾角為15°。瓦斯含量為6.5～8.55m3/t ，

綜合瓦斯壓力 1.5～2.21MPa，煤層堅固性系數3煤f 值：0.3～0.6

（上部軟分層 f 值：0.16），1 煤 f 值：0.4～0.6，透氣性系數

0.23m2/（MPa2·d）。工作面計劃于2016 年7 月份回采。

2.2 掘進工作面區域瓦斯治理措施

12223 上、下順槽巷道位于突出危險區，上、下順槽分別劃分

為五個預抽評價單元，采用穿層鉆孔預抽消突措施掩護掘進，上順 槽掘進條帶預抽鉆孔在 12223 上底抽巷施工，下順槽掘進條帶預抽 鉆孔在 12223 疏水巷施工。鉆孔布置類型：大于 2MPa 區域鉆孔按 5m×5m網格布置，小于2MPa 區域按 8m×7m 網格布置，斷層（異常） 帶附近鉆孔按5m×5m 網格布置，所有鉆孔均控制巷道兩幫各15m輪 廓線。

3 12223 掘進工作面局部防突措施實踐

3.1 采取局部防突措施原因

12223 上、下順槽每個預抽評價單元掘進前，對區域預抽措施進行效果評價，評價合格后方可施工。上下順槽掘過F203（H= 21～ 23m）斷層后，3 煤煤層上部軟分層發育明顯，達 0.8～1m 厚，軟分 層松軟且透氣性差，造成西段預抽評價單元內煤體內瓦斯抽采不均 勻，掘進割煤期間經常發生超前片現象。雖然先期采取了增加風量、 施工超前排放鉆孔等措施，但措施效果不明顯，共發生了 5 次瓦斯 預警事故和 2 次低值瓦斯超限事故。以上問題的存在，嚴重影響掘 進進尺及安全，造成工作面接替緊張。針對 3 煤煤層上部軟分層， 決定采取循環巷幫鉆場結合迎頭鉆孔邊掘邊抽局部防突措施。

3.2局部防突措施技術要求

3.2.1 鉆場及鉆孔布置

掘進巷道每掘進 50m 為 1 個循環，即在上、下順槽及切眼兩幫

每隔 50m 施工 2 個錯茬 5m 的鉆場，鉆場規格為：深 4m、寬 5m、高 不低于2.2m。局部措施孔布置在軟分層范圍，且距頂板不大于0.8m， 控制到待掘巷道輪廓線外不少于 5m，終孔間距不大于 1.5m，孔深 60m，保留10m 超前距。

3.2.2 鉆孔施工要求及封孔工藝

使用 Φ73mm肋骨鉆桿帶Φ113mm 鉆頭鉆進。

起鉆：起鉆過程中必須使用壓風掃孔，確保孔內通暢。

措施孔施工完畢后，全程下入1 寸封孔花管，采用聚胺酯封孔，

封孔段長度 4 米，孔口下入 6 米 2 寸雙抗管。成孔帶壓風起鉆，將 孔內煤巖粉排盡，防止因孔內鉆屑堵塞鉆孔。打鉆過程中煤巖情況 出現異常時，及時調整鉆孔施工參數。打鉆過程密切關注孔內瓦斯 情況，關注是否有瓦斯異常現象。鉆孔成孔后需測定孔內瓦斯濃度 （深入孔內200mm 以上測定），本班結束需將已施工的鉆孔孔內瓦斯 濃度測定一遍，并做好記錄。

3.2.3 鉆孔抽采要求

鉆場內所有鉆孔施工完畢，且掘進迎頭最后 1 個鉆孔滿足至少

抽采 1 個小班方可安排掘進，掘進期間兩幫鉆場內鉆孔保持連續抽 采瓦斯，以達到掩護掘進目的，只有個別鉆孔漏氣或鉆孔掩護距離 失效方可進行甩孔停抽。

3.3局部防突措施效果分析

由于鉆場內鉆孔攔截了部分巷道周邊煤體涌入巷道的瓦斯，大

大減低了風流中瓦斯濃度，在未采取邊抽邊掘措施前，掘進期間共 發生了 5 次瓦斯預警和 2 次低值瓦斯超限事故，針對 3 煤軟分層采 取邊抽邊掘措施后，軟分層煤體的瓦斯壓力能夠得到充分釋放，且 煤體變硬未發生超前片現象，杜絕了瓦斯預警及瓦斯超限事故，同 時也提高了掘進月單進，最終實現了掘進工作面于 2016 年6月5 日 安全貫通。

4 結論

12223 工作面掘進實踐證明，針對 3 煤軟分層采取邊抽邊掘措

施后，既解決了工作面仰頭經常發生超前片現象，徹底杜絕了掘進 期間瓦斯預警及瓦斯超限事故，又不同程度地增加了消突效果，同 時掘進進尺大幅度提高。邊掘邊抽局部防突措施開展的實踐應用， 進一步提高了掘進工作面消突預抽效果，對煤礦的安全高效開采意 義重大。

作者簡介：程健（1982.8--），男， 2006年畢業于安徽理工大

學安全工程專業，現在淮南礦業集團潘二礦通防一科工作，工程師。