回風立井揭煤技術應用實踐

秦玉明　王海濤

摘 要：針對龍煤鶴崗分公司興山煤礦回風立井施工揭煤技術問題，龍煤礦山建設有限公司承建煤礦回風立井井筒及相關巷道工程施工。公司嚴格按照國家相關法律法規要求，本著貫徹執行國家及本行業部門有關建設方針和技術政策，采用先進的科學技術，充分利用本企業的施工能力和技術經驗，提高礦井建設的綜合效益，依據圖紙在確保安全和工程質量的前提下，合理安排施工順序及工程進度，最終順利圓滿地完成了施工任務，取得了良好的經濟和社會效益。

關鍵詞：回風立井 煤層揭煤 抽放鉆孔

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0036-02

煤礦巷道揭煤施工是一項十分危險而復雜的系統工程，特別是立井井筒揭煤工程[1-2]，由于揭煤過程中煤與瓦斯突出強度大、突出量多、涉及范圍廣，極易造成嚴重破環，給礦井帶來人員和財產損失。因此，在立井揭煤施工中要嚴格根據《防治煤與瓦斯突出規定》等相關法律法規，對具有煤與瓦斯突出危險性的區域進行揭煤作業。必須嚴格按照揭煤相關規定進行設計和施工，確保安全平穩施工。

1 工程概況

興山煤礦地理位置位于鶴崗礦區最北端，該井田位于鶴崗煤田最北端，構造總的規律，構造形跡在空間的展布，低序次的構造特征都與煤田構造規律有其成生聯系。原煤的灰份在10.8%～7.43%之間，揮發份在32.65%～9.37%之間，發熱量都在23.56～5.66MJ之間。屬于特低硫、低磷、高發熱量、高揮發份。煤礦回風立井井筒設計井深426.163m，掘進直徑為7.8m，凈直徑為7.0m，井壁結構為澆筑混凝土，井壁厚度400mm，混凝土強度等級C30。圍巖破碎時，采用錨網噴臨時支護，掘進直徑為8.0m，噴砼強度C15，噴厚100mm，由龍煤礦山建設有限工程公司負責施工。

2 局部綜合防突措施

局部綜合防突措施包括四個方面：工作面突出危險性預測、工作面防突措施、工作面措施效果檢驗、安全防護措施[3-6]。

2.1 工作面突出危險性預測

根據《防治煤與瓦斯突出規定》和興山煤礦防突實驗室現有條件，采用鉆屑瓦斯解吸指標法及瓦斯含量進行突出危險性檢測。在工作面施工超前鉆孔，鉆進到煤層時每鉆進1m采集一次孔口排除的粒徑1～3mm的煤鉆屑，在-1m標高處檢測結果：Δh2濕煤樣指標最大值160Pa，瓦斯含量w=7.97m3/t。在-4.5m標高再次取樣檢測結果：Δh2濕煤樣指標最大值170Pa，瓦斯含量w=8.68m3/t。并且在施工超前鉆時發生噴孔、頂鉆現象，根據相關規定認定該煤層有突出危險性。

2.2 工作面防突措施

（1）抽放鉆孔設計。

采取卸壓抽放鉆孔防突措施，穿層抽放鉆孔，抽放鉆孔最小控制范圍應當保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于5m，開孔間距不大于0.8m，其鉆孔終孔穿透煤層底板1.0m，鉆孔終孔間距按不大于5.0m布置，鉆孔直徑?90mm，工作面布置4圈鉆孔，共計64個鉆孔。

（2）施工要求。

①施工鉆孔前先在井底工作面澆筑0.5m厚的砼將工作面超平。砼強度C30，水泥采用P.C32.5水泥；砂采用中砂。

②鉆孔開孔使用Φ120mm鉆頭，開孔10m后更換Φ90mm鉆頭施工（若不足10m見煤，則在見煤點更換Φ90mm鉆頭）。鉆孔施工應保證鉆孔平直、孔形完整，應準確記錄鉆孔長度、鉆孔開始見煤長度及鉆孔在煤層中的長度，開孔時間、見煤時間及鉆畢時間。施工過程中，應認真觀測返水情況，鉆進速度，確認有無含水層、構造等，并隨時驗證煤層的變化情況。

③為防止塌孔影響鉆孔抽放效果，每個鉆孔施工完畢后，按鉆孔施工長度全長安設防塌孔套管，套管露出孔口0.3m。

④封孔采用封孔泵，封孔管選用2根Φ21.25mm鋼管，2m/根，兩側車扣，用管箍連接。注漿管長度10.5m，返漿管長度0.5m。

⑤每個鉆孔封孔后，用4寸吸水管將防塌孔套管與氣水分離器相連接，連接處打管卡子，并按設計孔號在吸水管上安裝標志牌。

（3）鉆孔管理。

瓦檢員負責每班檢查所有鉆孔內的瓦斯情況，并真實詳細記錄，發現瓦斯變化異常及時反饋到防突部門。為防止鉆孔內積水影響抽放效果，每班必須用壓風，將所有鉆孔吹孔一次，將孔內積水吹凈。

2.3 防突措施效果檢驗

采用鉆屑瓦斯解吸指標法，在工作面布置4個效果檢驗鉆孔。開孔位置距第四圈鉆孔0.4m，終孔位置距第四圈鉆孔控制輪廓線0.5m，終孔長度超過煤層底板1m。經計算，全部鉆孔施工完畢后，需抽放30天能將煤層瓦斯含量抽放至5m3/t以下。

鉆孔抽放30d后，再施工效果檢驗鉆孔，如果所有效果檢驗鉆孔測得的各項指標都小于臨界值，將所有抽放鉆孔用水泥漿全長封堵，再將效果檢驗孔安裝壓力表，每天觀察記錄煤層瓦斯壓力變化情況，封孔測壓15d，如瓦斯壓力小于0.5MPa，并且未發現其他異常情況，則該工作面為無突出危險工作面，可以施工至距煤層法向距離2m，重新用鉆屑瓦斯指標法再次進行效果檢驗，若檢測指標值小于臨界值，則無突出危險性，可以進行揭煤工作；否則，必須重新制定工作面防突措施，直到經驗證為無突出危險性后方能進行揭煤工作。

2.4 揭煤安全防護措施

（1）打探眼措施。

揭煤期間（據煤層頂板法向距離5m到穿過煤層底板2m），每循環打眼深度小于2m。施工前進炮眼前，必須在工作面施工5個5m探眼，探眼1布置在井筒正中，探眼方向-90°，探眼2、3、4、5布置在井筒井壁四周，探眼角度-75°。每次打完探眼后，由瓦檢員檢查探眼內瓦斯濃度及瓦斯動力現象，若有動力現象，立即停止作業，將所有人員撤至地面，及時匯報礦調度及工區調度，等待處理。探眼不準作炮眼使用，若探眼內無異常情況，方可放炮前進。

（2）安設金屬骨架。

揭煤施工期間，每循環施工完5m探眼后，在井壁施工金屬骨架（采用注漿錨桿），防止煤層片幫，注漿錨桿長度2m，間距1.5m，每排17根。施工角度-60°。

3 遠距離爆破安全措施

采用“一掘一支，兩掘一澆筑”。施工炮眼長度2.2m，循環進尺1.8m，共爆破14次穿過煤層。采用錨網噴作為臨時支護，每次澆筑混凝土穿過煤層。

4 撤人及放炮警戒要求

爆破前，由當班班長親自帶領井下所有人員升井，安排專人設崗警戒，清空井筒內及井筒20m范圍內的所有人員后再返回放炮地點。井筒內及井筒20m范圍內禁止有明火作業，50m內禁止人員靠近。放炮前，當班班長親自通知各處警戒人員。揭煤爆破期間，井筒內及井筒周圍20m范圍內的所有電氣設備必須斷電。

5 解除警戒

揭煤放炮期間（距煤層頂板法向距離5m至穿過煤層底板2m），每次放完炮1h以后，并且炮煙排凈后，由礦山救護隊人員進入工作面檢查，檢查工作面瓦斯、煤層揭露、支護等狀況及風筒是否完好，在工作面CH4濃度不超過1%，回風流中CH4濃度不超過0.8%，井筒內C02濃度不超過0.5%，沒有發生突出、突出預兆和異常現象，通風系統正常的情況下，方可解除警戒，施工人員才能進入井筒內作業。

6 結語

龍煤礦山建設公司在鶴崗興山煤礦回風立井煤層揭煤施工期間進行了詳細的防突專項設計與制度管理，嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規定》執行。先區域措施后局部措施、區域措施為主、局部措施為輔的防突理念。采用區域穿層鉆孔預抽井筒揭煤區域。有效解決了井筒揭煤區域瓦斯壓力高、瓦斯含量大的問題。此次揭煤嚴格控制抽放鉆孔孔間距，鉆孔布置合理，預抽效果好，大幅降低井筒揭煤期間煤與瓦斯突出危險，保證了安全快速揭煤。保證了新采區工程按設計施工，保證了接續工作，同時也為建井處揭露回風立井煤層積累了豐富的經驗和施工技術，該工作面防治煤與瓦斯突出治理的方法及效果對其它回風立井揭煤工作面在今后的防突工作中，具有指導及借鑒意義。

參考文獻

[1] 趙彬.東大礦回風立井揭煤防突技術實踐[J].煤炭技術， 2017，36（2）：171-172.

[2] 范曉剛.立井揭穿突出厚煤層若干問題的探討[J].煤炭技術， 2016， 35（8）：207-208.

[3] 國家安全生產監督管理總局.防治煤與瓦斯突出規定[Z].2016.

[4] 國家安全生產監督管理總局.防治煤與瓦斯突出規定讀本[Z].2016.

[5] 張子敏.瓦斯地質學[M].北京：煤炭工業出版社，2009.

[6] 國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[Z].2016.