石門揭煤技術在高突煤層中的應用實踐

秦玉明　王海濤

摘 要：為了解決梨樹煤礦三區絞車硐室回風道工作面石門揭煤技術問題，龍煤礦山建設有限公司建井處對此新采區巷道施工。此次揭煤公司嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規定》要求，執行雙“四位一體”的綜合防突措施，結合梨樹煤礦以往揭煤工作經驗，采取施工穿層鉆孔預抽石門揭煤區域煤層瓦斯方法，對抽放鉆孔進行了合理布置，取得了良好效果，保證了安全順利揭煤。

關鍵詞：高突煤層 石門揭煤 穿層鉆孔

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0032-02

石門揭煤過程中極易引發煤與瓦斯突出事故，隨著開采深度的增加突出危險性也加劇[1-2]。石門揭煤過程中，工作面前方煤層原應力狀態發生突然變化，使得煤、巖層的原彈性性能以及其內部賦存的大量瓦斯能量急劇釋放而發生突出。由于石門揭煤其施工工藝的特殊性，因此巷道掘進必須嚴格執行“逢掘必探”規定。探測工作要堅持物探先行，鉆探驗證和物探、鉆探相結合的原則。超前鉆孔設計要根據地質資料、工作面實際情況和物探情況確定。超前鉆孔個數和參數確定，要能準確探明工作面前方、側幫及頂、底板地質構造、老空積水、構造導水、煤巖動力現象，確保安全生產。因此，研究突出煤層石門揭煤防突技術意義重大。

1 工程概況

根據本掘進工作面及超前鉆地質資料，區域內煤層發育穩定，無分叉和尖滅現象，煤層平均厚度2.8m，煤層上部夾砂質頁巖，屬簡單結構煤層，煤層偽頂為頁巖，直接頂和老頂為粗砂巖和細砂巖，底板為中砂巖。該工作面西部有一正斷層。三區絞車硐室回風道為梨樹煤礦開拓工程，工程量176m，傾角36°，3#點前15m處將揭穿煤層。

2 石門揭煤區域煤層瓦斯治理措施

2.1 穿層鉆孔預抽區域防突措施

石門揭煤區域內煤層瓦斯壓力P為2.3MPa，瓦斯含量W為10.5m?/t。嚴格落實區域防突措施先行，局部綜合防突措施補充的原則，在巷道掘進至煤層最小法線距離7m時，采取穿層鉆孔預抽石門揭煤區域煤層瓦斯區域防突措施。在工作面布置49個抽放鉆孔，終孔間距4.5m，孔徑?75mm，孔深11～38m，控制巷道輪廓線外12m。鉆孔施工完畢立即連接抽放管路進行抽放。

2.2 區域防突措施效果檢驗

采用直接測定殘余瓦斯壓力和含量的方法對揭煤區域防突措施進行效果檢驗。在該區域布置5個檢驗點，經檢驗瓦斯壓力最大值0.252MP小于0.74MP，瓦斯含量最大值2.667m?/t小于8m?/t，且未發現噴孔、夾鉆等突出預兆判定該區域為無突出危險性區域。

2.3 區域驗證

在工作面距揭煤點最小法向距離5m時，進行第一次驗證，在工作面布置4個驗證鉆孔，測定瓦斯解吸指標△h2。每鉆進1m采集一次孔口排出的粒徑1～3mm的煤鉆屑。當揭煤工作面驗證為無突出危險工作面時，且未發現噴孔、夾鉆等突出預兆，在采取安全防護措施的條件下，采用1.0m小循環掘進至工作面距離煤層最小法線距離1.5m處，進行最后一次驗證。驗證結果為△h2為40～100Pa小于200Pa，以上驗證孔在打鉆過程中未出噴孔、頂鉆、夾鉆等異常現象。

3 經驗總結

3.1 施工防突措施鉆孔

由掘進技術員按照編制的防突設計規定，現場給定每一個鉆孔的夾角和方位。當煤層局部發生變化時要及時更改設計調整鉆孔參數。

每一個鉆孔必須穿過預揭煤層0.5m，如果鉆孔開孔與預揭煤層之前有薄煤層，當鉆孔與這一薄煤層斜交或趨于平行時會在煤層中穿過很長一段距離，此時如果盲目下判斷，就會誤認為此薄煤層就是預揭煤層，而沒有穿過預揭煤層。為了防止這一現象發生，打鉆時要認真進行現場寫實，對比鉆孔實際見煤點位置、過煤長度與設計是否符合。

3.2 鉆孔抽放

打完鉆孔后抽放效果的好壞，管路的安設、鉆孔的封堵、封堵管與集風器連接等是非常關鍵的。其工作程序：安裝抽放管路到工作面，鉆孔成孔后孔內下封堵管，封堵管與集風器連接。

抽放期間要經常放水（封堵效果的好壞、管路連接的氣密性、是否能及時放出管內積水、每個孔負壓大小等都影響抽放效果）。

3.3 效果檢驗

所有的抽放鉆孔施工完畢，經抽放后效果符合設計要求，要按照設計和礦方要求，打檢驗鉆孔。檢驗煤層抽放后W值和P值是否符合防突規定要求，檢驗要以礦方檢測數據為準。

3.4 區域驗證合格后揭煤

分別在距煤層最小法距5m、1.5m處做區域驗證，指標不合格執行局部防突措施，直至驗證指標合格在安全防護下揭煤。注意：防止發生工作面半揭露或沒揭露煤層的現象，導致安全保護巖柱非常薄。有兩點需要注意：

（1）揭煤前刷面工作：石門揭煤要求全斷面一次放炮揭煤，工作面在距煤層法距1.5m處進行刷面。保證工作面每一個點距離煤層都為1.5m，揭煤放炮后，揭露煤厚不小于300mm。

（2）揭煤前裝藥、連線工作。

①裝藥：嚴格執行正向裝藥，使用水泡泥，保證封泥長度；

②放炮連線：正確布置炮眼，母線盡量減少接頭，使用大功率放炮器。

3.5 施工組織管理施工單位對防突工作組織管理

施工單位各專業領導、業務部門要重視防突工作，做好防突工作各環節協調。主要有以下幾個方面。

（1）在鉆機配備上確保到位；

（2）在組織配件及維修上（不分白班和晚班），絕不影響打鉆；

（3）鉆機及配件運到工作面由運輸段全程組織，確保運輸順暢；

（4）工作面挪鉆機由掘進隊負責，與打鉆隊人員密切配合；

（5）打鉆隊人員不足時，及時配備人員打鉆。

3.6 層位鉆現場管理

（1）技術人員分班現場跟班寫實，確保打鉆時巖層發生變化、見煤、卡鉆頂鉆，噴孔等情況，能夠認真準確填寫。

（2）瓦檢員認真檢查鉆孔、鉆場、工作面、回風流瓦斯變化情況。

（3）值班主任對打鉆作業安全、質量進行監督檢查。

3.7 及時匯報研究

每施工完一個鉆孔，工程技術人員與單位相關領導一起進行分析，研究煤層可能存在的不確定因素，再進行下一步的工作安排。當有異常情況時，及時通知礦方人員一起進行分析。

4 結語

此次揭煤嚴格控制抽放鉆孔間距，鉆孔布置合理，預抽效果好，安全地揭露了煤層。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高突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他石門揭煤工作面在今后的防突工作中，具有指導及借鑒意義。在高突礦井新采區內施工開拓巷道，一定要加強對地質資料的分析和打超前鉆管理，通過地質資料與超前鉆成果的結合，能更加準確地掌握好前方煤層產狀與煤層中瓦斯指標情況。進行石門揭煤作業要嚴格執行好雙“四位一體”防突措施，嚴格控制好巷道與煤層法距，每一步驟缺一不可，在揭煤過程中，要求各項工序做到一絲不茍，而且在實際施工中必須嚴格按防突設計施工，必須要有統一的組織管理安排和措施，才能保證順利安全揭煤。

參考文獻

[1] 黃旭超，王正帥，陳建杰，等.煤層群聯合壓裂增透石門快速揭煤技術研究與應用[J].煤炭科學技術，2018，46（6）：52-56.

[2] 王海濤.突出煤層石門揭煤工藝優化技術研究及應用[J].煤炭工程，2018，50（4）：22-24.