上煤組軌回三聯(lián)巷揭煤防突專項(xiàng)設(shè)計(jì)

李 軍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)正明煤業(yè)，山西 左權(quán) 032600）

1 概況

1.1 工作面概況

上煤組軌回三聯(lián)巷工作面位于井田內(nèi)一采區(qū)，東北部為上煤組集中回風(fēng)巷，南部、西部均為未采動(dòng)煤。從上煤組集中軌道巷G26 點(diǎn)前26.6 m 沿方位角244°30′31″開口，以0°坡掘進(jìn)10 m 后13°上坡掘進(jìn)70m 后停掘（揭露3# 煤層），以24°30′31″方位沿3#煤掘進(jìn)117.5 m 后和上煤組集中回風(fēng)巷貫通。巷道標(biāo)高902.6 m～915.8 m，巷道斷面為4.2 m寬，3.1 m 高的半圓拱斷面。

上煤組軌回三聯(lián)巷掘進(jìn)過程中會(huì)揭露3#煤層，在揭煤過程中需采取“兩個(gè)四位一體”的綜合防突措施。

1.2 地質(zhì)概況

上煤組軌回三聯(lián)巷所掘?qū)游?#煤于山西組中下部,下距山西組底界K7 砂巖8.50 m～23.00 m，上距3 號(hào)煤層平均距離13.79 m。煤層厚度為0.00 m～1.30 m，平均為0.78 m。煤層穩(wěn)定,全井田分布廣泛。井田內(nèi)15 個(gè)鉆孔均見此煤層，僅T-13 孔尖滅，井田內(nèi)8 個(gè)鉆孔煤層厚度達(dá)到可采，不含夾矸，煤層結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，為穩(wěn)定大部可采煤層。煤層頂板為泥巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖，頂板較軟易碎，底板為細(xì)、粉砂巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖。

3#煤位于山西組中上部，上距2 號(hào)煤層5.79 m～11.75 m，一般8.33 m。煤層穩(wěn)定，全井田分布廣泛，井田內(nèi)14 個(gè)鉆孔都見此煤層，僅T-9、T-13 孔尖滅，各鉆孔煤層厚度0.00 m～1.40 m，平均厚度0.78 m，井田內(nèi)7 個(gè)鉆孔煤層厚度達(dá)到可采，不含夾矸，煤層結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，為穩(wěn)定大部可采煤層。煤層頂板多為砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

1.3 掘進(jìn)方法和工藝流程

1.3.1 掘進(jìn)方法

上煤組軌回三聯(lián)巷揭煤期間采用炮掘施工工藝。

1.3.2 工藝流程

打眼→爆破→工作面錨網(wǎng)索支護(hù)→出煤矸→運(yùn)輸→打眼

1.4 煤層瓦斯情況

根據(jù)重慶煤科院對(duì)正明煤業(yè)井田內(nèi)《2#、3#、4#煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》，3#煤層埋深大于435.4 m區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；埋深小于435.4 m區(qū)域?yàn)榉峭怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；4#煤層在埋深大于565.5 m區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；埋深小于565.5 m區(qū)域?yàn)榉峭怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)。上煤組軌回三聯(lián)巷掘進(jìn)范圍內(nèi)最大埋深為336 m，處于無突出危險(xiǎn)區(qū)。

2 揭煤防治煤與瓦斯突出的專項(xiàng)設(shè)計(jì)

2.1 揭煤程序

上煤組軌回三聯(lián)巷掘進(jìn)至70 m 處揭露3#煤，3#煤層在埋深大于435.4 m區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；埋深小于435.4 m區(qū)域?yàn)榉峭怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)，揭煤區(qū)域?yàn)榉峭粎^(qū)域，根據(jù)相關(guān)規(guī)定需要執(zhí)行以下的揭煤方案，其防突工藝流程為：

在進(jìn)入距3#煤最小法線距離10 m（巷道位置18 m）處停止掘進(jìn)，對(duì)3# 煤層進(jìn)行超前預(yù)探，施工2個(gè)超前鉆孔，探明前方煤層賦存情況，精確控制煤層層位及產(chǎn)狀，防止誤揭煤層并為揭煤防突措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另在上煤組集中軌道巷G26 點(diǎn)前72 m處施工3 個(gè)取芯孔測(cè)定3#煤瓦斯含量、壓力，利用含量壓力測(cè)定結(jié)果對(duì)所揭3#煤層突出危險(xiǎn)性進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè)。若區(qū)域預(yù)測(cè)為有突出危險(xiǎn)，則在距3#煤最小法線距離7 m 處采取區(qū)域防突措施；若區(qū)域預(yù)測(cè)為無突出危險(xiǎn)，則掘進(jìn)至距3#煤最小法線距離5 m處采取局部綜合防突措施。

距3#煤最小法線距離7 m 處采取區(qū)域防突措施，區(qū)域預(yù)抽鉆孔從上煤組軌回三聯(lián)巷迎頭施工穿層鉆孔進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽。待預(yù)抽不小于20 d 后，進(jìn)行區(qū)域效果檢驗(yàn)。效檢合格方可掘進(jìn)至距煤層最小法線距離5 m 處；若不合格，則繼續(xù)抽采瓦斯，直至效檢合格。

距3#煤層最小法線5 m 時(shí)，采用鉆屑瓦斯解析指標(biāo)法進(jìn)行局部突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（驗(yàn)證），若預(yù)測(cè)所揭煤層有突出危險(xiǎn)，則采取超前鉆孔排放瓦斯防突措施，進(jìn)行工作面消突，然后進(jìn)行局部效果檢驗(yàn)；若預(yù)測(cè)無突出危險(xiǎn)，在施工中應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)、監(jiān)測(cè)，采用遠(yuǎn)距離放炮揭煤措施，并采用鉆探手段邊探邊掘至距煤層最小法距2 m的位置。

距3#煤層最小法距2 m 時(shí)，采用鉆屑瓦斯解析指標(biāo)法對(duì)所揭煤層突出危險(xiǎn)性進(jìn)行最后預(yù)測(cè)（驗(yàn)證）。若無突出危險(xiǎn)，則采用遠(yuǎn)距離放炮等安全防護(hù)措施揭露煤層；若有突出危險(xiǎn)則采取超前鉆孔排放瓦斯的防突措施進(jìn)行工作面消突，然后進(jìn)行局部效果檢驗(yàn)，直至效檢有效后采取安全防護(hù)措施揭開煤層。

2.1.1 前探鉆孔

上煤組軌回三聯(lián)巷在掘進(jìn)過程中揭露3#煤層，因此在距3#煤層最小法線距離10 m 處時(shí)在工作面正前施工2 個(gè)前探鉆孔，探明煤層情況及層位關(guān)系，防止誤揭煤層。前探鉆孔必須穿透煤層全厚，鉆孔深度及角度可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，確保鉆孔進(jìn)入頂（底）板不小于0.5 m。

2.1.2 瓦斯含量、壓力測(cè)定

為加強(qiáng)防突管理，計(jì)劃在上煤組集中軌道巷G26 點(diǎn)前72 m處施工3 個(gè)鉆孔測(cè)定3#煤層瓦斯含量，并選其中兩個(gè)鉆孔進(jìn)行封孔測(cè)定瓦斯壓力。測(cè)壓鉆孔封孔采用水泥注漿泵封孔，施工完成后開始測(cè)定煤層原始瓦斯壓力，并做記錄。

2.2 防突程序

2.2.1 區(qū)域“四位一體”綜合防突措施

1）區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

根據(jù)重慶煤科院對(duì)正明煤業(yè)井田內(nèi)《2#、3#、4#煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》，3#煤層埋深大于435.4 m區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；埋深小于435.4 m區(qū)域?yàn)榉峭怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；4#煤層在埋深大于565.5 m區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)；埋深小于565.5 m區(qū)域?yàn)榉峭怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)。上煤組軌回三聯(lián)巷掘進(jìn)范圍內(nèi)最大埋深為336 m，處于無突出危險(xiǎn)區(qū)。為加強(qiáng)防突管理，計(jì)劃對(duì)上煤組軌回三聯(lián)巷進(jìn)行含量、壓力測(cè)定。

2）區(qū)域防突措施

若含量和壓力有一項(xiàng)超過臨界值，則在揭煤區(qū)域采用穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯作為區(qū)域防突措施。

在上煤組軌回三聯(lián)巷施工63 個(gè)穿層預(yù)抽鉆孔，鉆孔間距6 m，直徑94 mm，單孔深8 m～53 m，方位-80°～80°（假設(shè)巷道中線為0°，左偏為正，右偏為負(fù)），開孔高度1.5 m～3.1 m，預(yù)計(jì)鉆孔工程量1 900 m。

鉆孔控制范圍：預(yù)抽鉆孔控制巷道前方3#煤48 m，巷道兩側(cè)輪廓線外15.85 m。

3）區(qū)域措施效果檢驗(yàn)

采用直接法測(cè)定殘余瓦斯含量進(jìn)行區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)。

在上煤組軌皮三聯(lián)巷正前施工穿層鉆孔對(duì)上煤組軌回三聯(lián)巷掲煤區(qū)域進(jìn)行區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)，共布置4 個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)，分別位于巷道中部、巷道輪廓線外的上部及兩側(cè)。若測(cè)定殘余瓦斯含量小于臨界值且在鉆孔施工過程中無噴孔、頂鉆等其他異常現(xiàn)象，措施有效，允許掘進(jìn)至距離煤層法線距離5 m 處；反之措施無效繼續(xù)區(qū)域抽放，直到效果檢驗(yàn)有效為止。

4）區(qū)域驗(yàn)證

第一次區(qū)域驗(yàn)證：工作面掘進(jìn)至41 m 時(shí)（距3#煤層法距5 m 處），進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證，施工3 個(gè)鉆孔測(cè)定煤的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1 值。

第二次區(qū)域驗(yàn)證：工作面掘進(jìn)至54 m 時(shí)（距3#煤層法距2 m 處），施工3 個(gè)鉆孔測(cè)定煤的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1。

測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)時(shí)，要求在三個(gè)鉆孔見煤以后，每1 m 測(cè)定一次鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1。

為了保證揭煤安全，只有測(cè)定的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)不超過臨界值時(shí)，在采取遠(yuǎn)距離爆破等安全防護(hù)措施的情況下揭露煤層；否則必須執(zhí)行局部綜合防突措施。

2.2.2 局部“四位一體”綜合防突措施

1）工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與區(qū)域驗(yàn)證為同一程序。

2）工作面防突措施

1.當(dāng)工作面預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)工作面時(shí)，必須采取工作面防突措施，在上煤組軌回三聯(lián)巷施工排放鉆孔進(jìn)行消突，直到措施效果檢驗(yàn)為無突出危險(xiǎn)工作面。

2.鉆孔排放半徑為1 m，鉆孔孔徑為76 mm。

3.鉆孔在控制范圍內(nèi)應(yīng)均勻布置，在煤層的軟分層中可適當(dāng)增加鉆孔數(shù)。

4.最佳的鉆孔施工長(zhǎng)度（平面掘進(jìn)方向投影）為10 m，鉆孔排放半徑1 m，排放鉆孔的終孔間距2 m。排放鉆孔控制巷道兩側(cè)輪廓線外5 m，控制工作面前方10 m 范圍。

上煤組軌回三聯(lián)巷迎頭鉆孔布置6 排鉆孔，每排8 個(gè)，共布置48 個(gè)鉆孔，終孔間距2 m，鉆孔間距0.5 m，鉆孔排距0.3 m。

3）工作面防突措施效果檢驗(yàn)

當(dāng)排放鉆孔施工結(jié)束后，待排放8 h 后，在上煤組軌回三聯(lián)巷工作面施工效果檢驗(yàn)鉆孔，利用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法對(duì)工作面突出危險(xiǎn)性進(jìn)行效果檢驗(yàn)。當(dāng)指標(biāo)超過臨界值時(shí)，必須延長(zhǎng)排放時(shí)間，直至消除突出危險(xiǎn)性。

工作面防突措施效果檢驗(yàn)鉆孔孔數(shù)為5 個(gè)，分別位于預(yù)抽區(qū)域的上部、中部、下部和兩側(cè)，工作面防突措施效果檢驗(yàn)鉆孔從工作面迎頭施工，檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)布置于所在部位防突措施鉆孔密度相對(duì)較小、孔間距相對(duì)較大的位置的抽放鉆孔之間，如檢驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)都在臨界值以下，同時(shí)工作面未發(fā)現(xiàn)如鉆孔噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象或突出預(yù)兆等異常情況，則措施有效；反之，判定為措施無效，補(bǔ)充工作面防突措施，直至效果檢驗(yàn)為無突出危險(xiǎn)。在施工鉆孔過程中，若遇到噴孔、頂鉆等突出預(yù)兆時(shí)，必須采取區(qū)域防突措施。

若局部效果檢驗(yàn)合格后需在采取安全防護(hù)措施的條件下采用遠(yuǎn)距離爆破揭露煤層。

3 結(jié)語

通過對(duì)軌回三聯(lián)巷揭煤防突設(shè)計(jì)，達(dá)到了消突的目的，為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)。