突出煤層掘進(jìn)工作面遇地質(zhì)構(gòu)造防突工程技術(shù)實(shí)踐

馮京波 王 飛

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

1 巷道基本情況

蘆南二區(qū)3215輔助進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)工作面井下位于蘆南二區(qū)南翼中部，東為3213工作面（正掘），南為太舊高速公路保護(hù)煤柱及礦界，西為3217工作面（未掘），北隔3#煤佛洼西區(qū)大巷為3216工作面（未掘）。

該掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)為矩形斷面，凈寬5m，凈高2.8m，凈斷面積14m2，沿3#煤頂板掘進(jìn)，巷道埋深478～514m，施工區(qū)域煤層厚度：平均2.34～3.05m，最大2.56m；煤層傾角3～10°，最大10°，平均7°。

2 煤層參數(shù)情況

3215輔助進(jìn)風(fēng)巷經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取煤樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，測(cè)得原始瓦斯含量上盤(pán)15.6479m3/t，下盤(pán)14.3024m3/t。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，煤的破壞類(lèi)型為II類(lèi)。3#煤煤層瓦斯參數(shù)：瓦斯最大壓力為1.3MPa，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f為0.38～0.52，瓦斯放散初速度△P為10.2～19，煤層透氣性系數(shù)為0.0188～0.1377m2/MPa2·d，鉆孔百米流量衰減系數(shù)為 0.0687～1.5942d-1，屬較難抽放煤層。

3 地質(zhì)構(gòu)造基本情況

該掘進(jìn)工作面掘進(jìn)時(shí)迎頭揭露F1正斷層，根據(jù)1#～5#地質(zhì)探測(cè)孔鉆孔施工分析，掘進(jìn)工作面前方煤層受一正斷層F1（掌頭揭露）與一預(yù)測(cè)逆斷層F2綜合影響，預(yù)計(jì)正斷層F1落差較小，預(yù)測(cè)逆斷層F2落差大于全煤厚，斷層下幫煤層呈6°～9°上坡，屆時(shí)對(duì)巷道掘進(jìn)影響較大。

4 防突工程技術(shù)措施

為確保掘進(jìn)施工期間的安全生產(chǎn)作業(yè)，該礦決定先向3215回風(fēng)巷施工橫貫，通過(guò)3215回風(fēng)巷煤幫側(cè)向3215輔助進(jìn)風(fēng)巷構(gòu)造區(qū)段施工幫孔區(qū)域造穴增透預(yù)抽鉆孔，然后再開(kāi)橫貫施工3215輔助進(jìn)風(fēng)巷返頭，向3215輔助進(jìn)風(fēng)巷返頭再次施工地質(zhì)探測(cè)孔探明構(gòu)造情況，同時(shí)底抽巷施工區(qū)域預(yù)抽鉆孔防突措施。

4.1 掌頭及返頭地質(zhì)探測(cè)孔

圖1 3215輔助進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)掌頭地質(zhì)探測(cè)孔

圖2 3215輔助進(jìn)風(fēng)巷返頭地質(zhì)探測(cè)孔

4.2 3215回風(fēng)巷幫孔造穴預(yù)抽設(shè)計(jì)

圖3 3215回風(fēng)巷幫孔造穴預(yù)抽設(shè)計(jì)

3215回風(fēng)巷煤幫設(shè)計(jì)15個(gè)幫孔造穴預(yù)抽孔，2017年1月18日開(kāi)始施工，2017年1月26日完鉆預(yù)抽，工程量為827.3m，打鉆時(shí)間共計(jì)8d。

4.3 底抽巷區(qū)域預(yù)抽設(shè)計(jì)

3215工作面底抽巷上幫設(shè)計(jì)7個(gè)預(yù)抽孔，下幫設(shè)計(jì)28個(gè)預(yù)抽鉆孔。2017年1月7日開(kāi)始施工，2017年1月21日完鉆預(yù)抽，上幫工程量為257m，下幫工程量為1597m，打鉆時(shí)間共計(jì)14d。

4.4 打鉆期間瓦斯抽排情況分析

3215回風(fēng)巷煤幫從2017年1月18日開(kāi)始打鉆連接預(yù)抽，共連接預(yù)抽鉆孔15個(gè)，累計(jì)抽放純量4125m3；3215工作面底抽巷從2017年1月7日開(kāi)始連接預(yù)抽，共連接預(yù)抽鉆孔35個(gè)，累計(jì)抽放瓦斯上幫純量2320m3，下幫純量14562m3。

（1）造穴工程期間的風(fēng)排瓦斯量及抽放量

施工期間風(fēng)排瓦斯量：420×0.12%×1440×22=15966.72m3。

預(yù)抽期間瓦斯抽放量：4125m3（正巷幫孔）、2320m3（上盤(pán)）、14562m3（下盤(pán)）。

（2）瓦斯抽采達(dá)標(biāo)情況

控制范圍煤量為：15×45×2.5×1.4=2362.5t （上盤(pán)）

控制范圍煤量為：34×45×2.5×1.4=5355t （下盤(pán)）

殘余瓦斯含量計(jì)算為：

（15.6479×2365.5-15966.72-2320-4125）/2362.5=6.1615m3/t（上盤(pán)）

（14.3024×5355-15966.72-14562-4125）/5355=7.8311m3/t （下盤(pán)）

圖4 3215工作面底抽巷上幫鉆孔竣工示意圖

圖5 3215工作面底抽巷下幫鉆孔竣工示意圖

4.5 區(qū)域措施效果檢驗(yàn)

3215輔助進(jìn)風(fēng)巷在執(zhí)行完區(qū)域措施后根據(jù)國(guó)家防突規(guī)定及集團(tuán)公司相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行區(qū)域措施效果檢驗(yàn)。校檢值瓦斯含量上幫最大為6.5944m3/t（中部30m），下幫最大為7.6417m3/t（3#孔61m）。

4.6 區(qū)域驗(yàn)證

《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第五十七條規(guī)定：

（1）在工作面進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，立即連續(xù)進(jìn)行至少2次區(qū)域驗(yàn)證。

（2）在工作面每推進(jìn)10～50m（在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域或采取了預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時(shí)宜取小值）至少進(jìn)行2次區(qū)域驗(yàn)證。

（3）在構(gòu)造破壞帶連續(xù)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證。

（4）在煤巷掘進(jìn)工作面還應(yīng)至少打1個(gè)超前距不小于10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施，探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造和觀察突出預(yù)兆。

5 區(qū)域綜合防突措施總結(jié)

（1）工作面預(yù)測(cè)瓦斯含量

工作面區(qū)域預(yù)測(cè)最大瓦斯含量為上幫預(yù)測(cè)瓦斯含量最大為中部30m，含量15.6479m3/t，下幫預(yù)測(cè)瓦斯含量最大為2#孔45m，含量14.3024m3/t。

（2）區(qū)域防突措施

3#煤3215工作面底抽巷上、下幫設(shè)計(jì)施工35個(gè)預(yù)抽鉆孔，均施工到位，直徑113mm；3215回風(fēng)巷煤幫設(shè)計(jì)施工15個(gè)幫孔造穴預(yù)抽孔，均施工到位，直徑113mm；鉆孔施工完畢后，使用17m封孔管與“兩堵一注”封孔，連接管路進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽。

（3）區(qū)域措施效果檢驗(yàn)

工作面區(qū)域效果檢驗(yàn)殘存瓦斯含量上幫最大為6.5944m3/t（中部30m），下幫最大為7.6417m3/t（3#孔61m）。

（4）區(qū)域驗(yàn)證

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對(duì)本掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證，K1值最大為0.37（mL/(g·min1/2），S值最大2.8kg/m。

本循環(huán)所執(zhí)行區(qū)域綜合防突措施，從區(qū)域預(yù)測(cè)到區(qū)域防突措施、區(qū)域效果檢驗(yàn)、區(qū)域驗(yàn)證，各項(xiàng)數(shù)據(jù)執(zhí)行情況真實(shí)可靠，可轉(zhuǎn)入局部綜合防突措施。

6 結(jié)論

（1）3215輔助進(jìn)風(fēng)巷掌頭揭露F1斷層構(gòu)造，通過(guò)施工掌頭地質(zhì)探測(cè)孔、底抽巷區(qū)域預(yù)抽、幫孔區(qū)域造穴預(yù)抽、返頭地質(zhì)探測(cè)孔等工程，消除了突出區(qū)域范圍（評(píng)價(jià)范圍）內(nèi)的突出危險(xiǎn)性，掘進(jìn)過(guò)程中未發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象，巷道順利貫通，確保了掘進(jìn)期間的安全生產(chǎn)作業(yè)。

（2）為突出煤層掘進(jìn)工作面遇復(fù)雜或不明地質(zhì)構(gòu)造時(shí)的煤與瓦斯突出防治工作提供了一定的參考。

（3）突出煤層掘進(jìn)遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)利用鉆探技術(shù)探明構(gòu)造類(lèi)型尚有差距，下一步要積極探索應(yīng)用取芯鉆探技術(shù)，進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性。

（4）突出煤層掘進(jìn)遇地質(zhì)構(gòu)造極有可能造成煤與瓦斯突出事故，在生產(chǎn)活動(dòng)中務(wù)必慎重對(duì)待，在本層巷道中解決突出確有困難的，可以考慮施工底抽巖巷，進(jìn)行穿層鉆孔預(yù)抽技術(shù)，消除突出危險(xiǎn)。