朱同功

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000）

無保護(hù)層開采高突工作面“鉆抽爆評”一體化綜合防突技術(shù)研究與應(yīng)用

朱同功

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000）

為解決平煤股份十礦戊9－20180綜采工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)這一技術(shù)難題，采用了無保護(hù)層開采、本煤層鉆孔瓦斯抽采、分段間隔打鉆抽采、深孔預(yù)裂爆破技術(shù)及煤與瓦斯突出工作面定期安全評價(jià)的管理機(jī)制。試驗(yàn)表明，煤體瓦斯含量由原來的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，杜絕了煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，確保高濃度瓦斯工作面回采期間安全生產(chǎn)。

無保護(hù)層開采 鉆孔 瓦斯抽采 爆破 評價(jià) 綜合防突技術(shù)

1 工作面概況

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦戊9－20180工作面位于北翼中區(qū)戊組軌道下山西翼第四區(qū)段，工作面東靠采區(qū)四條下山，西至26?？碧骄€，南為戊10－20160采空區(qū)，北部尚未開采。工作面埋深700～960m，工作面走向長度915m，采高1.3～1.5m，儲量32.5～37.5萬t。工作面煤層厚1.2～1.6m，頂板2.0～2.2m處有0.7m左右塊狀硬煤，賦存穩(wěn)定，底板戊10煤厚2.2～3.5m。戊9－10夾矸為砂質(zhì)泥巖，東部為合層，向里逐漸分開，夾層厚度為0.2～7.0m，戊9－20180工作面綜合柱狀圖見圖1。該工作面位于郭莊背斜北側(cè)，構(gòu)造應(yīng)力作用較強(qiáng)，區(qū)段揭露斷層多條，影響較大的為走向N39E、落差1.1m的正斷層。該工作面原始瓦斯壓力p為1.0～2.2MPa，原始含量為8～13m3／t。

2 區(qū)域防突措施選擇

平煤股份十礦自1986年發(fā)生首次煤與瓦斯突出事故以來，歷史共計(jì)發(fā)生大小突出51次，其中戊組突出18次，該組共突出煤量76t，涌出瓦斯7682m3。該組上覆丁組采區(qū)已封閉，組間距70～90m，下伏己組未開發(fā)，組間距170～190m。組內(nèi)分戊9、戊10、戊113層，其中戊10、戊11全區(qū)段合層，戊9－10以合層為主，自采區(qū)下山向邊界方向600m以里層間距大于3m。上覆丁組開采較早，采區(qū)已于20世紀(jì)末封閉，從該工作面上一區(qū)段回采期間反映的情況看，對回采期間瓦斯治理無明顯影響，而下伏己組與其間距較大，從平面投影上看滯后于該工作面，故設(shè)計(jì)之初，考慮以突出危險(xiǎn)性相對較小的戊9煤層作為解放層進(jìn)行布置。

圖1 戊9－20180工作面綜合柱狀圖

2.1 掘進(jìn)區(qū)域防突措施

回風(fēng)巷設(shè)計(jì)布置為沿空送巷，施工期間采取物探和鉆探相結(jié)合的方式，即沿巷道走向先進(jìn)行瑞利波物探，異常點(diǎn)處再用鉆機(jī)打地質(zhì)構(gòu)造探孔，驗(yàn)證之前的瑞利波物探，探測清工作面前方地質(zhì)構(gòu)造。在此掩護(hù)下進(jìn)行區(qū)域效果驗(yàn)證，如無異常正常施工，若有連續(xù)兩次異?；蛘咔胺姐@探揭露有構(gòu)造，則直接執(zhí)行局部防突措施，直至測試正常為止。運(yùn)輸巷采用本煤層60m條帶預(yù)抽區(qū)域防突措施，按抽采半徑施工60m鉆孔后進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證。一般地，施工60m區(qū)域鉆孔后，經(jīng)區(qū)域驗(yàn)證不超標(biāo)的話，不再執(zhí)行局部防突措施，直接進(jìn)行掘進(jìn)工作。掘進(jìn)過程中每5m為1個(gè)測試循環(huán)進(jìn)行測試，若測試瓦斯含量不超標(biāo)，則組織正常掘進(jìn)，直至一個(gè)區(qū)域循環(huán)（打60m深區(qū)域，進(jìn)40m，留設(shè)20m以上超前距）結(jié)束。區(qū)域循環(huán)施工中測試超標(biāo)時(shí)，采用局部防突措施，若連續(xù)兩次超標(biāo)，則采用區(qū)域防突措施，運(yùn)輸巷局部措施按煤層實(shí)測排放半徑布置。

2.2 工作面區(qū)域防突措施

回采前，在進(jìn)、回風(fēng)巷分別用大功率防突鉆機(jī)沿采排方向按實(shí)測抽放半徑布置本煤層鉆孔，鉆孔終孔于工作面中部，且交叉10～20m，以確保抽采效果。回采時(shí)全工作面實(shí)施局部防突措施，工作面按實(shí)測抽放半徑布置?？紤]到工作面較長、鉆孔較多、一次施工時(shí)間長等因素，經(jīng)多次試驗(yàn)，采取分段間隔打鉆抽采方法，即全工作面利用6臺乳化液鉆機(jī)同時(shí)打鉆，在保證鉆孔超前距不小于20m的前提下，全工作面按一組支架一個(gè)孔布置編號，每天檢修班始終保持6臺鉆開機(jī)，每3d為一個(gè)打鉆循環(huán)，每天循環(huán)進(jìn)尺為1.5m，打80m孔，留設(shè)不小于21.5m的超前距。區(qū)域防突措施鉆孔布置，見圖2。

圖2 區(qū)域防突措施鉆孔

3 瓦斯抽采技術(shù)

運(yùn)輸風(fēng)巷施工期間鋪設(shè)專用抽放管路，在采取區(qū)域措施或局部措施孔施工期間異常較大的區(qū)域采取邊鉆邊抽措施，其它為直接排放。在工作面全部采用抽采措施，即打一個(gè)孔聯(lián)一個(gè)孔，抽一個(gè)孔。在20180工作面回風(fēng)巷孔采取了向工作面老頂方向施工迎面斜交鉆孔，抽放采空區(qū)冒落帶瓦斯，鉆孔設(shè)計(jì)孔深100m以上，孔徑75mm。鉆孔終孔位于工作面戊9煤頂板上15～25m、回風(fēng)巷下10～20m處。沿回風(fēng)巷下幫由內(nèi)向外每隔5～10m布置一個(gè)鉆孔，抽回采效果明顯，尤其對回采期間防治高濃度瓦斯超限有明顯效果。

4 深孔預(yù)裂爆破技術(shù)

在工作面施工局部防突措施鉆孔過程中，當(dāng)出現(xiàn)較大異常（噴孔、響煤炮）或工作面接近周期來壓時(shí)，進(jìn)行一次深孔預(yù)裂爆破，其目的一是通過爆破誘導(dǎo)前方煤體頂板斷裂，按期卸壓；二是通過爆破沖擊波作用，使煤體承載壓力提高，煤體內(nèi)集中應(yīng)力得到釋放或向煤體深部轉(zhuǎn)移，增加前方煤體安全屏障的可靠性；三是預(yù)裂爆破當(dāng)班人員全部撤至防突風(fēng)門外，工作面無人作業(yè)，有效避免了回采期間周期來壓工作面異常區(qū)的擾動(dòng)引發(fā)的應(yīng)力釋放所帶來的災(zāi)害。

5 定期安全評價(jià)機(jī)制

建立防突技術(shù)例會(huì)制度，每周由專人在例會(huì)上通報(bào)一周來工作面打鉆和施工期間所發(fā)生的各類異常，分析一段時(shí)期以來工作面內(nèi)外CH4濃度變化情況，收集工作面煤層賦存變化及構(gòu)造揭露情況，通報(bào)一周來業(yè)務(wù)主管科室抽檢打鉆、驗(yàn)鉆情況。對以上各項(xiàng)按可控、基本可控、不可控進(jìn)行分級打分，各項(xiàng)加權(quán)平均后，達(dá)到85分以上，認(rèn)定工作面安全可控；否則不可控，重新執(zhí)行措施，重新評估合格后才可生產(chǎn)。

6 效果分析

在20180回風(fēng)巷1809點(diǎn)里10m至1807點(diǎn)外60m，共150m范圍內(nèi)間歇施工迎面斜交鉆孔28個(gè)，孔深106～115m。經(jīng)測量1?？子型咚钩霈F(xiàn)時(shí)開始抽放，抽放負(fù)壓為2.7kPa、流量為0.396 m3／min、濃度為2%。此后抽放流量最大為0.578 m3／min，濃度最大達(dá)到63%，抽放純量最大為0.176m3／min。1?？琢髁俊舛茸兓€見圖3，可以看出，在鉆孔距工作面56～43m（鉆孔位于頂板上9～13m）期間抽放流量和濃度均較大，當(dāng)時(shí)每天進(jìn)尺2.2m。

圖3 1＃鉆孔瓦斯?jié)舛燃傲髁孔兓闆r

通過測試煤體瓦斯含量由原來的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，保障了出煤期間能正常發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了24h不間斷發(fā)電，最多采用兩臺機(jī)組同時(shí)發(fā)電，日發(fā)電量達(dá)到了18000kWh。

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Research and application of comprehensive outburst prevention technology on high outburst working face without protective layer

Zhu Tonggong
（No.10Mine，Pingdingshan Tianan Coal Mining Company Ltd.，Pingdingshan，Henan 467000，China）

The comprehensive management mechanism，namely coal seam mining without protective layer，gas drainage through boreholes，drilling in different sections with interval space，deep－h(huán)ole pre－splitting blasting technique as well as coal and gas outburst periodic safetyevaluation，was used to solve the technological problem of coal and gas outburst existed on No.E9－20180fully－mechanized working face in No.10mine of Pingdingshan Coal Mining Company Ltd..The results indicated that gas content in coal mass reduced from 8～13m3／t to 3.2932m3／t，avoiding the accident of coal and gas outburst and ensuring the safe production.

coal seam mining without protective layer，drilling，gas drainage，explosion，evaluation，outburst prevention technology

TD713

B

朱同功（1974－），男，河南省周口人，工程師，1999年畢業(yè)于湖南湘潭工學(xué)院采礦工程專業(yè)，長期從事采礦技術(shù)研究工作，現(xiàn)任平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦總工程師。

（責(zé)任編輯 梁子榮）