嚴(yán)國(guó)群

(淮北礦業(yè)〈集團(tuán)〉有限責(zé)任公司朱仙莊煤礦 安徽 宿州 234111)

1 概況

1.1 工作面概況

朱仙莊煤礦Ⅱ1034工作面位于礦井井田南部二水平Ⅱ3采區(qū)北翼二階段，為Ⅱ3采區(qū)北翼10煤層首采保護(hù)層開(kāi)采工作面，該工作面走向長(zhǎng)580m,煤層傾角平均為22°，煤厚平均2.4m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，偶有1～2層夾矸，個(gè)別夾矸較厚形成二個(gè)分層。該面為下保護(hù)層工作面，對(duì)應(yīng)的被保護(hù)層工作面為Ⅱ832工作面，煤層平均層間距為78m。

1.2 工作面瓦斯地質(zhì)概況

煤層硬度中等，f值在0.27～0.80之間。絕對(duì)瓦斯量8.06m3/min左右，煤塵爆炸指數(shù)為50.81%，具有爆炸危險(xiǎn)性，煤層自然發(fā)火期為1-3個(gè)月。

1.3 工作面地質(zhì)構(gòu)造概況

工作面回采區(qū)域落差超過(guò)6m的斷層有3條，斷層產(chǎn)狀以傾向正斷層為主，其中在工作面中部距切眼210m和470m位置有兩條落差分別為12m和10m的正斷層，將煤層全部斷開(kāi)，兩斷層走向上合計(jì)約有65m為全巖段。

1.4 過(guò)斷層方式

為減小斷層構(gòu)造對(duì)工作面生產(chǎn)的影響，原工作面設(shè)計(jì)采取跳采方式過(guò)斷層，避開(kāi)斷層重新開(kāi)切眼。因?yàn)樵撁鏋榫C采工作面，綜采支架的拆除與安裝，工作量大，加上另作切眼，前后需要2個(gè)多月時(shí)間，煤層很容易自燃發(fā)火，更主要的是考慮到該面作為區(qū)域瓦斯治理保護(hù)層面開(kāi)采，為減少斷層附近應(yīng)力集中及增大被保護(hù)層工作面保護(hù)范圍，保證8煤層的瓦斯治理效果，礦井在生產(chǎn)期間采取了強(qiáng)行推過(guò)斷層方案，事實(shí)證明該方案是安全的、可靠的。下面詳細(xì)介紹一下我們的具體做法。

2 過(guò)斷層措施

2.1 采煤工藝及管理

本工作面作為8煤層保護(hù)層工作面，采用綜采方式進(jìn)行開(kāi)采。10煤層頂板巖性均以砂巖為主，局部變?yōu)榈V質(zhì)泥巖，礦巖硬度系數(shù)均在8～10之間，割煤機(jī)破巖參數(shù)最高允許值f=6。為保證工作面推進(jìn)速度，且最大限度保護(hù)綜采設(shè)備，過(guò)斷層期間對(duì)于薄巖和軟巖段直接采用割煤機(jī)切割，堅(jiān)硬巖石段采取爆破的方式進(jìn)行松動(dòng)破巖。為防止放炮飛石對(duì)支架的傷害（最多單茬炮在400余發(fā)），在爆破前采用廢舊皮帶機(jī)皮包裹立柱、木板金屬網(wǎng)防護(hù)墻等直接防崩措施，另外適當(dāng)控制每組放炮數(shù)量和藥量，杜絕放大炮。通過(guò)措施的有效執(zhí)行，保證了工作面每天保持0.8米的推進(jìn)度。

2.2 防突及瓦斯抽采管理

2.2.1 突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

Ⅱ1034工作面雖處于10煤無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，但作為II3采區(qū)10煤首采面，煤層瓦斯含量大，受斷層構(gòu)造影響，具突出可能性，在工作面回采期間主要采取區(qū)域驗(yàn)證防突措施。針對(duì)工作面過(guò)斷層構(gòu)造，加大了防突預(yù)測(cè)管理，在距斷層前20m開(kāi)始由每25米一次區(qū)域驗(yàn)證改為實(shí)行連續(xù)突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)直至工作面全巖。

采用鉆屑指標(biāo)法進(jìn)行連續(xù)突出危險(xiǎn)性區(qū)域驗(yàn)證。從機(jī)巷到風(fēng)巷每隔15米布置1個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔。鉆孔采用FIVS/L手持式氣動(dòng)鉆機(jī)施工，鉆孔直徑42mm，孔深8～10米，同時(shí)檢測(cè)Δh2和最大鉆屑量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。若預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)，可以繼續(xù)回采，并留有2m水平保護(hù)距。若有突出危險(xiǎn)性，必須采取相應(yīng)的防突措施，并確定措施有效后，方準(zhǔn)斷續(xù)回采。

2.2.2 排放鉆孔

1）見(jiàn)斷層前鉆孔布置

根據(jù)地質(zhì)資料，工作面過(guò)斷層后機(jī)巷將提前見(jiàn)煤，因此為保證工作面過(guò)斷層后防突管理，提前在工作面機(jī)巷見(jiàn)煤點(diǎn)后超前15米位置施工排放鉆孔，其中1#鉆孔位置距離工作面2米，其余鉆孔間距3米，孔徑75mm，鉆孔方位垂直煤壁。具體見(jiàn)圖示1。

圖1 見(jiàn)斷層前鉆孔布置圖

2）見(jiàn)斷層期間排放鉆孔布置

在工作面推過(guò)斷層后，每循環(huán)從工作面機(jī)巷見(jiàn)煤處向上逐步在煤體內(nèi)施工排放鉆孔，并再次進(jìn)行突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)。其中1#排放鉆孔距機(jī)巷5米位置施工，其余鉆孔按照間距3米布置，鉆孔孔徑75mm，鉆孔垂直煤壁施工，排放鉆孔數(shù)量隨工作面見(jiàn)煤長(zhǎng)度依次增加，并且在最后一個(gè)鉆位另行增補(bǔ)3個(gè)斜角鉆孔以提高排放效果。排放鉆孔施工直至工作面全部推過(guò)斷層。具體見(jiàn)圖示2。

2.2.3 攔截鉆孔布置

工作面斷層為正斷層，為減少工作面過(guò)斷層期間被保護(hù)層卸壓瓦斯通過(guò)斷層裂隙涌入工作面，在工作面高位鉆場(chǎng)及煤軌巷提前于工作面斷層前后50米，施工上向攔截鉆孔，攔截預(yù)抽斷層區(qū)域8煤卸壓瓦斯。攔截鉆孔孔徑113mm，終孔施工至8煤底板10米位置，鉆孔終孔間距為30*30m布置。攔截鉆孔分別布置在工作面高位鉆場(chǎng)和煤軌巷內(nèi)，其中每個(gè)高位鉆場(chǎng)內(nèi)施工9個(gè)攔截鉆孔，共18個(gè)孔，煤軌巷鉆位按間距30m布置，每個(gè)鉆位布置鉆孔6個(gè)，共36個(gè)孔。根據(jù)工作面回采區(qū)域，攔截鉆孔在傾向上掩護(hù)區(qū)域?yàn)楣ぷ髅骘L(fēng)巷上部15m,機(jī)巷下部15米位置。見(jiàn)圖示3。

圖2 見(jiàn)斷層期間排放鉆孔布置圖

圖3 攔截鉆孔布置圖

2.2.4 上隅角埋管抽放

工作面在回采過(guò)程中，上隅角每間隔9米交替埋入8寸鐵皮管，并且在兩個(gè)管頭上加三通，抽放工作面上隅角瓦斯。上隅角埋管抽放如圖4所示。

圖4 上隅角埋管抽放示意圖

由于工作面過(guò)斷層期推進(jìn)速度較慢，按照常規(guī)抽采老塘瓦斯，會(huì)帶來(lái)較大的發(fā)火隱患。因此，上隅角抽排采用間歇式抽排。即在生產(chǎn)班進(jìn)行抽排，檢修班停抽（采煤為兩班生產(chǎn)、一班檢修）。另外抽排與束管監(jiān)測(cè)相結(jié)合，一旦束管檢測(cè)CO濃度升高，必須立即停止抽采，并加強(qiáng)上隅角的灌漿、注氮和三相泡沫等防火措施。待CO消除后，方準(zhǔn)恢復(fù)抽排。

3 安全效果評(píng)價(jià)

在Ⅱ1034工作面過(guò)斷層期間，經(jīng)各項(xiàng)措施的有效執(zhí)行落實(shí)，保證了無(wú)瓦斯、自然發(fā)火及其它安全隱患，實(shí)現(xiàn)安全回采。其工作面在配備1000m3/min風(fēng)量情況下，風(fēng)排瓦斯保持在0.4%左右，上隅角瓦斯保持在0.5%以下，實(shí)現(xiàn)了無(wú)風(fēng)障安全管理。預(yù)測(cè)△h2指標(biāo)最大為110Pa，施工期間無(wú)煤炮、片幫及噴孔等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。

通過(guò)該方案的實(shí)施，礦在煤質(zhì)灰分管理上及生產(chǎn)組織優(yōu)化方面壓力增大，但實(shí)現(xiàn)了保護(hù)層連續(xù)開(kāi)采，被保護(hù)層8煤卸壓保護(hù)范圍得到保障，8煤卸壓抽采效果顯著，實(shí)現(xiàn)8煤解突目的。朱仙莊礦二水平區(qū)域防治煤與瓦斯突出奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，為朱仙莊礦下保護(hù)層開(kāi)采過(guò)斷層期間的瓦斯綜合治理摸索出一套較為成功的經(jīng)驗(yàn)。