綜掘工作面局部綜合防突技術應用

薛飛飛

（山西汾西礦業（集團）有限責任公司賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

0 引言

賀西煤礦3402工作面對應地面標高為+968～+1 101 m，上部西北720～1 356 m范圍為薛家嶺舊村（已搬遷），東南方向為瓦斯抽放站。3402工作面末段地面為溝底，屬季節性河流。3402運輸巷位于三采區西翼，底板標高為690～760 m。北側為3403實體煤，東側為大巷保安煤柱，南側為3401工作面（已貫通，待回采），西側毗鄰金家莊煤礦（采空區）。

3402運輸巷供3402工作面回采時出煤、行人使用。設計長度1 475 m，掘進系數1.07，掘進工程量1 665 m，斷面為矩形斷面，規格為5 m×3.5 m（寬×高）。3402運輸巷沿山西組4#煤層底板掘進，煤層總厚度3.45 m，煤層結構（m）：0.3（0.25）2.65，煤層含夾矸1～3層，其中一層較穩定，厚度0.25 m。煤層傾角3°～7°。煤層頂底板情況如圖1所示。

圖1 工作面綜合柱狀圖

1 工作面突出危險性預測

工作面突出危險性預測采用鉆屑指標法并結合打鉆過程中突出預兆等，預測工作面前方煤體的突出危險性。

1.1 工作面預測鉆孔的布置

根據工作面的實際情況，沿工作面方向每隔3.5 m布置孔深10 m，直徑為φ42 mm的預測鉆孔3個，預測孔保留2 m的超前距離。預測鉆孔布置如圖2所示。

圖2 3402運巷突出危險預測鉆孔示意圖

1.2 工作面預測具體操作

工作面突出危險性預測采用鉆屑指標法［1-4］，入井前要攜帶便攜式瓦檢儀、WTC瓦斯參數測定儀及附屬配件、煤粉袋、重量計、秒表等。

具體操作時首先選定打鉆位置，確保施工預測鉆孔沿煤層走向布置，工作面有軟分層時，鉆孔應布置在軟分層中［5-7］；準備手持42 mm鉆機、鉆桿等；將WTC參數測定儀及附屬配件放置在打鉆附近位置，開機預熱10 min。接著向風鉆供風，試驗鉆機是否正常；開啟WTC測定儀，輸入時間、確定各項指標的臨界值。開鉆時一人手持風鉆，兩人在持鉆人兩側穩鉆，防止鉆桿跳鉆、跑偏。最后開動鉆機鉆進，鉆孔每施工1 m測定一次鉆屑量，每施工2 m測定一次K1值，測K1值時用1～3 mm組合篩子在孔口接煤粉，在接煤粉的同時啟動秒表計時；篩取適當顆粒裝入解析罐內，取樣裝罐工作必須在2 min內完成。扭開解析罐上閥門，在秒表顯示1 min、1.5 min、2 min時扭緊螺扣并按照儀器菜單的提示操作相應數字鍵執行K1采樣功能。WTC采樣5 min后要求輸入測量前時間和取樣時的鉆孔長度數據。按｛確認｝鍵顯示K1值，該煤樣測量完畢。做好記錄，倒出罐內煤樣。需要測定下一個煤樣時，執行｛繼續｝功能。重復以上步驟做下一個煤樣的測定；測定完畢時執行｛結束｝功能。

當鉆桿鉆進時將煤粉袋放置在鉆孔下方容易接粉處，每鉆進1 m取樣一次。取樣后，取樣人員將煤粉取走，使用重量計稱重，認真做好記錄。預測鉆孔施工10 m，每次只有將煤粉袋準備好后方可打鉆?，F場瓦斯濃度超過0.8%時，立即停止作業，向值班室和礦調度進行匯報，采取措施，進行處理。如發現有突出預兆、噴孔、透水預兆等異常情況時，應立即停止作業，不得拔出鉆桿，人員撤至安全地點，并向調度室匯報。測定完畢后，整理工具，檢查儀器是否完好，保存測定記錄，關閉測定儀。

1.3 測試完畢后的工作

測試時，現場應記錄清楚鉆孔參數及軟煤層變化情況。測定完畢后，應及時將測定結果、允許施工的進尺和應采取的措施向當班班長或跟班隊干進行通報（如實測得的鉆屑指標等于或大于臨界值或預測鉆孔有突出預兆時，該工作面預測為突出危險工作面，應停止作業，采取防突措施）。填寫現場防突管理牌板并向通風調度匯報，并按規定移動防突鎖及防突牌板。

在預測工作面無突出危險，保留2.5 m預測孔超前距的情況下，允許進行掘進作業。在掘進過程中，循環測定以上所述突出危險預測指標，并根據現場施工情況進行調整，嚴禁組隊超掘。突出危險性的鉆屑指標臨界值見表1。

表1 判斷突出危險性的鉆屑指標

若兩次預測指標均顯示為無突出危險時，才能確定為無突出危險工作面，在采取安全防護措施和保留足夠的預測超前距的條件下方可進行掘進作業［8-11］。

2 工作面防突措施及效果檢驗

當預測指標值0.3≤K1＜0.5或鉆屑量4≤S＜6時，由防突隊對工作面施工孔徑不小于75 mm，孔深不少于13 m的瓦斯釋放鉆孔（布置圖如圖3所示），釋放孔打完后釋放2 h，采用鉆屑解析指標法進行效果檢驗，無突出危險后方可進行掘進作業。當預測指標K1值和S值大于臨界值時，工作面立即停產，由防突隊施工釋放孔，抽放隊施工預抽鉆孔進行消突，并編寫補充防突措施和施工預抽鉆孔安全技術措施。直到測定指標無突出危險性時方可進行掘進作業。在掘進過程中保留5 m措施孔超前距（地質構造破壞帶留7 m超前距）。

圖3 巷道迎頭釋放鉆孔布置圖

工作面采取防突措施后，通過檢驗無突出危險時，采取安全防護措施的情況下，下發允許掘進通知單允許掘進，嚴禁超掘。在驗證過程中測定指標超過臨界值或發現有突出預兆時，應立即停止作業，重新實施工作面防突措施，直至有效。

3 安全防護措施

3.1 通風設施

工作面必須具有獨立、可靠、暢通的通風系統，嚴禁串聯通風及在回風側設置調節風量設施。工作面掘進爆破時回風系統內必須切斷電源，嚴禁行人和作業；與回風系統相連的風門、密閉、風橋等通風設施必須堅固可靠，防止煤與瓦斯突出發生后，瓦斯涌入其它區域。

在3402運巷斜聯巷處安設兩道防突反向風門，當人員進入時打開，工作面無人后將防突風門關閉。在3402運巷局部通風機風筒和溜子通過密閉墻體處安裝風筒逆流設施，當發生突出，瓦斯壓力大于局部通風機風壓時，阻止逆流瓦斯通過，起到保護通風機的作用。

3.2 壓風自救系統及避險硐室

凡入井人員必須隨身攜帶壓縮氧自救器，不得隨意離身；入井自救器質量必須符合規定，自救器管理單位必須定期對自救器進行標校，及時進行檢查，保證其質量。壓風自救裝置安裝在工作面的壓風管路上。距工作面20～50 m范圍內安裝兩組壓風自救裝置；巷道內每200 m安設一組，壓風自救裝置必須滿足工作面最多作業人數要求；回風系統有人作業地點安設壓風自救裝置；當工作面巷道超過500 m時，應在巷道內安設避險硐室；3402運巷超過1 000 m，因此在運巷需設兩個避險硐室；避險硐室內應能容納工作面同時工作時的最多人數，且每人使用面積不少于0.5 m2，壓風供水自救系統必須滿足工作面全部人員的需要。

4 通風管理

4.1 定制化管理

局部通風機管理要做到專項設計、專項措施、專人安裝、專人驗收、專人管理，實現定制化管理程序，即施工單位提出申請→通風區編制設計→機電區審批→礦總工程師批準→通風隊安裝局部通風機、機電隊安裝電纜及開關、信息中心安裝電力監測監控系統→組織驗收移交使用隊組。局部通風機吊掛安裝時采用專用吊架，且吊掛時不準直接吊掛風機，應吊掛專用風機吊架，且吊掛點不得少于4處，吊掛安裝時要考慮便于檢修維護。局部通風機及其控制開關由隊組負責日常維護管理，并指定專人負責，保證正常運轉。嚴禁隨意停、開局部通風機。凡發生無計劃停電、停風的掘進頭，跟班干部要立即組織人員撤出到安全地點，設好警戒，禁止人員入內，及時報告調度室。

4.2 安設風電瓦斯閉鎖裝置

局部通風機必須安設風電瓦斯閉鎖裝置，并具有斷電和閉鎖功能。局部通風機必須實現雙風機雙電源管理，且兩臺風機必須同型號、同等能力。局部通風機單雙日切換使用時，各隊組要一并做好風電瓦斯閉鎖試驗，并做好試驗記錄，匯報調度。切換時當班帶班長、瓦斯檢查員、電鉗工3人必須同時在場方可進行。主局部通風機有故障或停電時，自動切換到副局部通風機，同時工作面斷電，當故障處理后或復電時，再由人工從副局部通風機切換到主局部通風機。

4.3 定期更換局部通風機

局部通風機在使用期間，通風區要定期測定兩臺風機的出風口風壓及風量，并作出對比，需更換時提出申請。局部通風機使用期達到6個月時由機電區集控組提前7 d下達通知單到使用組隊，使用隊組提出申請，按照程序通風區組織更換風機。運行中的局部通風機，隊組應每日檢查風機運行情況，聲音是否正常，連接是否松動，消聲孔是否堵塞等，當發現異常時，應及時檢修處理或更換，檢修或更換時要制定專項措施。隊組每7 d至少檢查一次局部通風機軸承潤滑情況，每15 d至少加注一次軸承潤滑脂，潤滑脂應采用二硫化鉬潤滑脂或ZL-3鋰基脂（SY142-75），加油量為軸承凈空容量的1/2～3/4。局部通風機要安裝開停傳感器，且與監測系統聯網。掘進工作面局部通風機必須實現“三專兩閉鎖”。一臺局部通風機只準向一個掘進面供風，嚴禁單臺局部通風機向多個工作面供風。

4.4 定向瓦檢

掘進工作面瓦斯每班至少檢查3次，并執行請示報告制度，嚴禁空班漏檢，虛報假檢。瓦檢員必須在井下指定地點交接班，交接清楚當班瓦斯情況和所需處理事宜。當工作面停風時間較長時，通風區必須及時制定專項技術措施，按規定分級排放瓦斯。當掘進工作面風流中瓦斯濃度達到0.8%時，則必須停止作業，撤出人員，進行處理。工作面在掘進過程中采用物探手段邊探邊掘，當探測到有工作面過斷層、地質構造或地質異常帶時，在異常區及其周邊20 m范圍（走向、傾向）連續執行工作面防突措施，若掘進工作面突出危險性預測或檢驗指標超限，掘進隊必須停止作業，清理好環境，做好加強工作面煤壁的支護工作。

5 結語

結合賀西煤礦3402掘進工作面實際，通過突出危險性預測、突出防治措施、防突措施效果檢驗、安全防護措施和通風管理等綜合措施，順利完成了3402運輸巷的掘進工作，保障了掘進期間的安全生產，可為類似工作面的防突工作提供一定的借鑒。