煤礦高應力條件下防突技術研究

王連崗

摘 要 羊東礦8261工作面為2#煤層（大煤）回采工作面，由于受野青預留階段煤柱影響，工作面溜子道掘進期間有長約250m范圍內煤層屬于未開采保護層區域，雖已采取順層瓦斯鉆孔預抽的區域防突措施，但在此區域內掘進至80m時，巷道受斷層影響，施工中伴有煤爆聲，打鉆夾鉆等現象，由此巷道停止掘進，采取綜合防突措施。通過高應力區域采取綜合防突措施，有效的降低了應力梯度和瓦斯壓力，給工作面掘進創造了較長的安全區和保護區，保證工作面安全掘進。

關鍵詞 高應力條件 防突 技術研究

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A

1工作面概況

8261工作面地面位置位于南蔣村西南，裴村西北，苗莊東北，原磨屋村舊址內，地表基本為農田。西部（上部）以8259溜子道為界，北部以待開采的里8261工作面為界，東部（下部）以8263運料巷為界，南部以四一回風改造為界。2#煤層下伏巖層4#煤層已作為保護層進行了開采。羊東礦8261工作面煤層為二疊系山西組2號煤（大煤），煤厚5.0～5.78m，平均厚度5.5m，煤層穩定，其結構復雜，普遍含三層夾石，其頂夾石及底夾石較穩定，中夾石不穩定。頂夾石厚0.05m，為炭質粉砂巖，距頂板0.5～0.6m。中夾石厚度（0～0.02m），底夾石厚0.14 m，為炭質粉砂巖，距底板1.2～1.4m。工作面地面標高為+134.3～+142.1m。該工作面掘進期間瓦斯涌出量最大為2.4m3/min，煤層瓦斯壓力為1.1Mpa，煤層原始瓦斯含量為10m3/t。

2綜合防突技術

基于礦井瓦斯防治理論，在高應力區域采取了前探地質深孔、超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預抽相結合的綜合防突技術。

2.1前探地質鉆孔

前探地質深孔可起到探明前方地質構造和促使煤體卸壓、降低煤體瓦斯含 量的作用。其布置參數為距離巷道底板1 m處布置1排3 個鉆孔，孔徑94mm，投影孔深35m，措施允許進尺25m，保留10m措施孔超前距。

2.2超前排放鉆孔

超前排放鉆孔措施可將突出煤層中的瓦斯含量與應力降低到安全范圍內 （即煤層始突深度時的煤層瓦斯含量），靠煤層瓦斯壓力使瓦斯從鉆孔周圍深部煤層中不間斷地流向鉆孔，并通過鉆孔向大氣中擴散。當鉆孔周圍煤層中瓦斯含量降低后，煤體發生收縮變形，會改善工作面應力集中狀態，并增加煤層的穩定性，這一切都將破壞或減弱發生煤與瓦斯突出所必需的條件，有效控制煤與瓦斯突出 的發生。超前鉆孔的數量決定于規定的防護范圍與鉆孔的有效排放半徑。有效排放半徑是單個超前鉆孔沿其半徑方向能夠消除突出危險的最大范圍。根據二零零八年煤炭科學研究總院撫順分院對我礦所做的《峰峰集團有限公司羊渠河礦突出預測敏感指標及臨界值確定研究報告》結論：我礦2#煤層 89mm超前排放鉆孔的有效排放半徑為0.8m，r排=0.8m作為突出危險工作面布置超前排放鉆孔的依據。

當工作面預測值超過突出敏感指標臨界值，即 h2≥190Pa（干煤），或Smax≥6kg/m，且當上一循環區域驗證結果為無突出危險性時，按照以下要求進行超前排放鉆孔的施工。超前排放鉆孔在工作面迎頭、兩幫、底板均勻布置，孔口間距0.4m，孔徑89mm，孔深5-16m。從上向下第5、6、7、8、9排鉆孔終孔位置均在煤層底板上，鉆孔兩幫孔控制巷道輪廓線外5m。每執行一次防突措施允許進尺6m，保留長為5m（安全距離）的措施超前距。

2.3底抽巷穿層鉆孔預抽

穿層鉆孔預抽瓦斯措施可大幅降低突出煤層的瓦斯含量及瓦斯壓力，使煤體內的瓦斯潛能得以釋放；其次，瓦斯的排出可引起煤體收縮變形，煤體所受應力降低，煤體內的彈性潛能得以釋放；此外，瓦斯排出可使煤體的機械強度及穩定性增加，從而增大阻礙突出發生的阻力，進一步減弱或消除煤體突出危險性。

在已有的8263運料石門內對8261溜子道煤層進行穿層抽放，每隔3.6m布置一個鉆場，共計布置十四個鉆場，每個鉆場布置5個瓦斯鉆孔，共計70個瓦斯鉆孔，開孔位置在巷道頂板，終孔位置穿過大煤頂板1m，鉆孔直徑為94mm，孔底間距為3.5米，鉆孔角度為31啊？5埃┟荷疃任？～12m，鉆孔控制范圍為巷道兩幫5m，預抽時間不少于2個月。

3效果分析

3.1經濟效益

實施綜合防突技術后，高應力高突區域煤巷掘進速度由原來的90m/月提高到了180m/月，增幅為100% ，實現了安全快速掘進。

3.2技術效益

羊東礦8261溜子道通過采取前探地質深孔，超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預抽相結合的綜合防突技術，消除或減弱了煤體的突出危險性，為工作面的掘進創造了較長的安全區與防護區，保證工作面的安全快速掘進，為以后大煤掘進工作面的瓦斯治理積累了寶貴經驗。

3.3社會效益

前探地質深孔，超前排放鉆孔、底抽巷穿層鉆孔預抽相結合的綜合防突技術可使高應力高突區域煤巷掘進工作面前方集中應力帶與高瓦斯帶向煤體深部轉移，煤體內的瓦斯潛能及彈性潛能得到有效釋放，消除或減弱了煤體的突出危險性，為工作面的掘進創造了較長的安全區與防護區。