礦井局部防突技術中石門及井筒揭煤防突技術

◎修長綱

相對于區域防突技術，局部防突主要用于小范圍煤層內的突出防治，這種防治主要用于掘進巷道工作面前方的煤體消突。與煤巷條帶順層長鉆孔掘前抽采措施比價，距離要短得多。所以，局部防突既包括石門及井筒揭煤防突，也包括煤巷掘進的小范圍煤體防突。巷道掘進工作面的突出次數最多，占總突出次數的87%；而且石門揭煤工作面的突出強度最大，平均強度達到342 t／次。石門及井筒揭煤突出防治屬于局部防突的范圍，因為這時設計的煤層范圍較小，距離較近，因此，放在局部防突的內容中研究。

在突出礦井，煤層巷道掘進是突出防治的重點。一般而言，煤巷突出的強度并不大，平均也就40-50 t／次，但是煤巷突出的次數較多，是突出防治的重點。此外，煤巷在遇到集中應力疊加區或復雜地質構造交匯帶，也能出現成千噸的特大突出，會導致嚴重后果。

在局部防突的過程中，由于工作面要求持續不斷地向前延伸，要求任何一項工藝措施都不能延誤較長的時間，不然就會影響整個施工進度。這就給局部防突提出了更高的要求，既要防止突出帶來的危害，又必須提高生產效率。

在煤礦立井掘進和石門掘進過程中，遇到煤層必須進行揭煤作業。從探測煤層開始到巷道穿越煤層，進入到煤層底（頂）板巖石2m 以上為止，石門及井筒揭煤。在揭煤過程中，必須實施突出預測、突出防治、效果檢驗及安全防護的措施，確保揭煤過程安全。在對高瓦斯煤層或突出煤層揭煤前，需對揭煤巷道周邊一定范圍內的煤體采取防突措施，其技術措施主要是穿層鉆孔的瓦斯抽采，也可采用諸如煤體固化、金屬柵欄等措施。

在石門揭煤前，必須制定專門的石門揭煤設計。

一、石門揭煤設計內容

1.突出預測方法及預測鉆孔的布置，控制突出煤層層位和測定煤層瓦斯壓力的鉆孔布置。

2.建立安全的獨立通風系統，并加強控制通風風流的措施。

3.揭穿突出煤層的防治突出措施。

4.）準確確定安全巖柱厚度的措施。

5.安全防護措施。

二、石門揭穿煤層前必須遵守的規定

1.首先需要掌握煤層層位及突出危險程度，在井巷法向距離煤層10m 前（地質構造復雜、巖石破碎）必須施工不少于2個探測鉆孔，控制煤層層位。在法向距離10m 處測定煤層瓦斯壓力等相關突出指標。掌握煤層的突出危險性，煤層的位置、厚度、傾角、頂底板巖性及地質構造等，為設計預留安全巖柱的尺寸和編制防突設計提供可靠資料。探測鉆孔、測壓鉆孔可參照圖1 布置。

圖1 控制煤層位置的前探鉆孔和測壓鉆孔布置示意圖

1，2-控制煤層位置的前探鉆孔；3，4-測定瓦斯壓力鉆孔；5-煤層；6-打前探鉆孔時工作面的位置；

7-打測壓鉆孔時工作面的位置；8-留設安全巖柱時工作面的位置

2.根據《防突規定》，在石門工作面距煤層5 m（垂直距離）以外，至少打3 個鉆孔測定煤層的瓦斯，并測定鉆屑量和瓦斯解吸指標、煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數等，以便預測煤層的突出危險性。

從突出"球殼失穩"機理看，石門揭煤時突出的危險來自于煤層內分層。軟分層越厚，軟分層中煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能越大，越可能出現突出。因此，在進行石門揭煤突出預測中，必須采用完整煤芯取樣器取出整個煤厚的煤芯，確定煤層中軟分層的厚度及位置。測定煤層的瓦斯壓力和煤層溫度后在實驗室內測出軟分層煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能指標，以確定出該煤層在石門揭煤條件下的突出危險性。

在近距離煤層群內，煤層間距小于5m 或層間巖層破裂時，各煤層中的瓦斯壓力相差較小，也可以用一個鉆孔測定這些煤層的綜合瓦斯壓力。

3.為避免誤穿煤層，導致突出事故，在石門工作面距煤層垂距5m 左右時，在石門工作面頂（底）部打超前探孔，超前距必須大于2m，以確保石門工作面與煤層之間的巖層厚度大于2m。

4.在進行石門揭煤前，必須在石門工作面與煤層之間留安全巖柱。在采用震動爆破措施時，要求最小的巖柱垂厚是：急傾斜煤層為2m，傾斜和緩傾斜煤層為1。5m。若巖層松軟、破碎，還必須適當增加巖柱厚度。

5.經突出預測確定有突出危險的煤層必須采取防突措施，并經過效果檢驗有效后，應用震動爆破的措施揭穿煤層；在預測有突出威脅時（即突出預測指標尚未達突出臨界值），也可以不采取防突措施，但必須用震動爆破揭穿煤層。

6. 經過預測為有突出危險的煤層，須采取抽采瓦斯、排放鉆孔等有效的防突措施，并配以震動爆破揭穿煤層。在實施防突措施時，必須進行實際考察，得出符合本礦實際的有關參數。對暫時無實際考察資料的礦井，可臥參照《防突規定》執行。

三、石門揭穿突出煤層的防突措施及效果檢驗對于預測有突出危險的煤層，必須實施防突措施，采用多孔排放瓦斯等措施