礦井局部防突技術(shù)中石門及井筒揭煤防突技術(shù)

◎修長綱

相對于區(qū)域防突技術(shù)，局部防突主要用于小范圍煤層內(nèi)的突出防治，這種防治主要用于掘進(jìn)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(jià)，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(jìn)的小范圍煤體防突。巷道掘進(jìn)工作面的突出次數(shù)最多，占總突出次數(shù)的87%；而且石門揭煤工作面的突出強(qiáng)度最大，平均強(qiáng)度達(dá)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?yàn)檫@時(shí)設(shè)計(jì)的煤層范圍較小，距離較近，因此，放在局部防突的內(nèi)容中研究。

在突出礦井，煤層巷道掘進(jìn)是突出防治的重點(diǎn)。一般而言，煤巷突出的強(qiáng)度并不大，平均也就40-50 t／次，但是煤巷突出的次數(shù)較多，是突出防治的重點(diǎn)。此外，煤巷在遇到集中應(yīng)力疊加區(qū)或復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造交匯帶，也能出現(xiàn)成千噸的特大突出，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

在局部防突的過程中，由于工作面要求持續(xù)不斷地向前延伸，要求任何一項(xiàng)工藝措施都不能延誤較長的時(shí)間，不然就會(huì)影響整個(gè)施工進(jìn)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(chǎn)效率。

在煤礦立井掘進(jìn)和石門掘進(jìn)過程中，遇到煤層必須進(jìn)行揭煤作業(yè)。從探測煤層開始到巷道穿越煤層，進(jìn)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(shí)施突出預(yù)測、突出防治、效果檢驗(yàn)及安全防護(hù)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(nèi)的煤體采取防突措施，其技術(shù)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(shè)計(jì)。

一、石門揭煤設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.突出預(yù)測方法及預(yù)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(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，并加強(qiáng)控制通風(fēng)風(fēng)流的措施。

3.揭穿突出煤層的防治突出措施。

4.）準(zhǔn)確確定安全巖柱厚度的措施。

5.安全防護(hù)措施。

二、石門揭穿煤層前必須遵守的規(guī)定

1.首先需要掌握煤層層位及突出危險(xiǎn)程度，在井巷法向距離煤層10m 前（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎）必須施工不少于2個(gè)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(guān)突出指標(biāo)。掌握煤層的突出危險(xiǎn)性，煤層的位置、厚度、傾角、頂?shù)装鍘r性及地質(zhì)構(gòu)造等，為設(shè)計(jì)預(yù)留安全巖柱的尺寸和編制防突設(shè)計(jì)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(shí)工作面的位置；

7-打測壓鉆孔時(shí)工作面的位置；8-留設(shè)安全巖柱時(shí)工作面的位置

2.根據(jù)《防突規(guī)定》，在石門工作面距煤層5 m（垂直距離）以外，至少打3 個(gè)鉆孔測定煤層的瓦斯，并測定鉆屑量和瓦斯解吸指標(biāo)、煤的瓦斯放散初速度和堅(jiān)固性系數(shù)等，以便預(yù)測煤層的突出危險(xiǎn)性。

從突出"球殼失穩(wěn)"機(jī)理看，石門揭煤時(shí)突出的危險(xiǎn)來自于煤層內(nèi)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(xiàn)突出。因此，在進(jìn)行石門揭煤突出預(yù)測中，必須采用完整煤芯取樣器取出整個(gè)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)測出軟分層煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能指標(biāo)，以確定出該煤層在石門揭煤條件下的突出危險(xiǎn)性。

在近距離煤層群內(nèi)，煤層間距小于5m 或?qū)娱g巖層破裂時(shí)，各煤層中的瓦斯壓力相差較小，也可以用一個(gè)鉆孔測定這些煤層的綜合瓦斯壓力。

3.為避免誤穿煤層，導(dǎo)致突出事故，在石門工作面距煤層垂距5m 左右時(shí)，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(jìn)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(dòng)爆破措施時(shí)，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(dāng)增加巖柱厚度。

5.經(jīng)突出預(yù)測確定有突出危險(xiǎn)的煤層必須采取防突措施，并經(jīng)過效果檢驗(yàn)有效后，應(yīng)用震動(dòng)爆破的措施揭穿煤層；在預(yù)測有突出威脅時(shí)（即突出預(yù)測指標(biāo)尚未達(dá)突出臨界值），也可以不采取防突措施，但必須用震動(dòng)爆破揭穿煤層。

6. 經(jīng)過預(yù)測為有突出危險(xiǎn)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(dòng)爆破揭穿煤層。在實(shí)施防突措施時(shí)，必須進(jìn)行實(shí)際考察，得出符合本礦實(shí)際的有關(guān)參數(shù)。對暫時(shí)無實(shí)際考察資料的礦井，可臥參照《防突規(guī)定》執(zhí)行。

三、石門揭穿突出煤層的防突措施及效果檢驗(yàn)對于預(yù)測有突出危險(xiǎn)的煤層，必須實(shí)施防突措施，采用多孔排放瓦斯等措施