摘要：艾維爾溝礦區(qū)作為新疆維吾爾自治區(qū)重要的煉焦煤生產(chǎn)基地，位于新疆天山山脈中。根據(jù)艾維爾溝礦區(qū)的厚煤層地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)律，分析厚煤層地質(zhì)構(gòu)造的主控因素等。在石門揭穿緩傾斜特厚突出煤層時，穿煤段距離一般長達幾十米，抽排鉆孔施工時，噴孔、卡鉆嚴重，施工困難，無法一次性穿透煤層全厚，傳統(tǒng)上只能采取分段防突措施，揭穿煤層。但分段實施防突措施，危險性大，揭煤時間長。為此，提出了復(fù)雜條件下的石門揭煤區(qū)域綜合防突措施，對礦井在未采區(qū)域生產(chǎn)過程中防突措施設(shè)計工作有著一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：艾維爾溝煤礦 厚煤層地質(zhì)構(gòu)造 防突措施

新疆艾維爾溝礦區(qū)是新疆維吾爾自治區(qū)重要的煉焦煤生產(chǎn)基地，該礦區(qū)位于新疆天山山脈，坐落在新疆吐魯番盆地西翼，交通便利，距烏魯木齊市130公里，距托克遜縣120公里，隸屬新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市達坂城區(qū)管轄。

1 礦區(qū)厚煤層地質(zhì)構(gòu)造

1.1 構(gòu)造特點。新疆艾維爾溝礦區(qū)內(nèi)出露地層比較復(fù)雜，主要有古生界的石炭系、二疊系以及中生界的三疊系和侏羅系地層，其中石炭系地層和侏羅系地層為斷層接觸，三疊系地層與侏羅系地層呈角度不整合接觸。礦區(qū)受冰達坂-夏熱嘎斷裂和紅五月橋斷裂控制的影響和制約，其次一級逆斷層發(fā)育[1]，嚴重破壞煤層。古生代地層受西南翼斷層切割的影響，向北逆沖在中生代侏羅系地層之上，在一定程度上形成疊瓦狀推覆構(gòu)造。巖層和煤層傾角為9-25度，受斷層破壞影響個別露頭局部變化比較大，與東西兩端相比較，礦區(qū)中部巖層和煤層傾角比較平緩，并且深部傾角逐漸變陡。礦區(qū)地表水及地下水的主要補給源主要是高山積雪融水，第四系孔隙水、基巖裂隙水及構(gòu)造破碎帶裂隙承壓水等含水類型在不同程度上影響煤層氣運移。

1.2 煤層及煤質(zhì)。在整個礦區(qū)內(nèi)，煤層的平均厚度為9米，并且中間潤藏著干燥粉狀的軟煤層，純煤總厚度最大為75.63米，最小為1.03米，平均32.20米。煤層比較穩(wěn)定，并且多含夾矸；也有一些煤層屬于不可采煤層。在物理性質(zhì)方面，礦區(qū)內(nèi)各煤層基本相同，煤巖組分主要是鏡質(zhì)，其平均含量高達83.71%，絲炭組分、黏土類平均含量為3.72%和12.1%。煤質(zhì)以肥煤為主的氣、肥、焦、瘦混合煤種，該種煤低灰及中灰、有害元素低、含油、熱值高。由西向東煤類分布次為氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤[1]。

2 重要因素分析

在多種因素綜合作用下，其結(jié)果是煤與瓦斯突出，對于突出來說，地應(yīng)力、瓦斯壓力、煤體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造等發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。

2.1 地應(yīng)力對煤與瓦斯突出的激發(fā)作用。通常情況下，地應(yīng)力主要包括原巖垂直應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力兩種。其中原巖垂直應(yīng)力受開采深度的影響和制約，比較明顯的特征就是井巷掘進時顯現(xiàn)地應(yīng)力[2]。構(gòu)造運動及形跡影響制約著構(gòu)造應(yīng)力。根據(jù)地應(yīng)力實測結(jié)果顯示，垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力分別是金尼克理論值的1.05～1.78倍和2.69～4.76倍，并且分布不均勻。同時較大的剪應(yīng)力存在于一些井田煤系地層內(nèi)[3]。受殘余構(gòu)造應(yīng)力的影響，進一步對突出起到激發(fā)的作用，進而在一定程度上極大地增加了煤與瓦斯突出的危險性。地應(yīng)力還通過采掘活動形成的支承應(yīng)力或集中應(yīng)力激發(fā)突出，很容易造成事故。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造對煤與瓦斯突出的控制作用。地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋深、煤質(zhì)與厚煤層中的瓦斯壓力、瓦斯含量之間的關(guān)系比較密切。瓦斯壓力、瓦斯含量隨著地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜化，以及埋深的增加、煤體破壞嚴重等進一步增大。在采煤過程中，與突出臨界值相比，由于工作面瓦斯壓力與瓦斯含量比較高。因此，在采掘活動中，瓦斯放散初速度、煤強度等是誘發(fā)突出的關(guān)鍵因素。另外，在采掘過程中，瓦斯的放散速度決定于構(gòu)造煤的發(fā)育程度。受采掘集中應(yīng)力的影響，厚煤層出現(xiàn)卸壓、破壞、變形等，吸附的瓦斯被快速的解吸，進而在一定程度上形成游離瓦斯，該游離瓦斯擁有巨大的膨脹能，受集中應(yīng)力的激發(fā)，進而促進煤與瓦斯突出的發(fā)生、發(fā)展。

3 礦區(qū)厚煤層地質(zhì)構(gòu)造防突措施的建議

由于艾維爾溝礦區(qū)坐落在天山山脈，受各期區(qū)域構(gòu)造運動影響，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂較發(fā)育。在施工防突鉆孔時瓦斯大、地應(yīng)力大、打鉆噴孔嚴重、卡鉆、夾鉆、高壓水施工鉆孔時遇見干燥粉狀煤層不返水，在厚9米煤層中間分別在底板進入煤層2米中見第一層1米的干燥軟煤層，進入5米煤層的時候見第二層2米厚干燥粉狀煤層。對于礦區(qū)煤層來說，其構(gòu)造條件在一定程度上影響了變質(zhì)程度的發(fā)揮，同時斷層可以切割煤層，進而煤層的連續(xù)性遭到破壞，進一步影響煤礦生產(chǎn)的正常進行，并且斷層帶附近也是瓦斯富集區(qū)，當瓦斯含量超過一定的限度后，容易造成煤與瓦斯突出，很難處理瓦斯與地應(yīng)力，因此要做好以下防突措施。

3.1 迎頭綜合防突措施。①排放鉆孔。由于煤層較厚，對于巷道迎頭，通常采用排放鉆孔的措施進行相應(yīng)的處理，如果煤層能夠被排放鉆孔穿透，并且終孔間距控制在2米，那么鉆孔往往要達到好幾百個，進而在一定程度上增加了鉆孔的工程量，并且由于鉆孔較長，進一步增加了施工難度。根據(jù)設(shè)計要求，需要在前期的迎頭上設(shè)計的鉆孔數(shù)量超過一百個，同時采取措施確保穿煤鉆孔的終孔間距為2米。但是，在施工最后10個鉆孔過程中，依然出現(xiàn)噴孔、卡鉆現(xiàn)象。為了確保施工的安全性，通常情況下需要將巷道輪廓線兩側(cè)的控制范圍擴大到15米，在迎頭兩側(cè)分別建造1個巷幫鉆場，在鉆孔數(shù)量方面，鉆場內(nèi)設(shè)計補打鉆孔共計83個，在整個施工過程中，前后施工的鉆孔數(shù)量總共268個。②水力沖孔。由于煤層比較厚，堅固性系數(shù)較小，而對應(yīng)的瓦斯壓力比較大，在對迎頭排放鉆孔進行施工時，引發(fā)嚴重的噴孔、卡鉆、頂鉆、埋鉆等現(xiàn)象。在進行鉆孔施工時，由于施工難度比較大，因此穿透煤層的下向孔只是少數(shù)。在提鉆作業(yè)完成后，在部分鉆孔中依然存在嚴重的噴孔現(xiàn)象。在施工作業(yè)過程中，由于鉆頭旋轉(zhuǎn)破煤，進而在一定程度上增加了煤粉量，由于水壓不足，導(dǎo)致煤粉難以帶出；隨著鉆桿的不斷深入，煤粉與水之間逐漸混合成黏糊狀，鉆桿的旋轉(zhuǎn)進一步受到制約，隨著煤粉的不斷積累，排水的難度逐漸增加，影響排水的通暢性。在這種情況下，當煤粉積累到一定程度，整個鉆桿就會面臨被卡住的危險，甚至出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。

3.2 石門頂板巖巷防突措施。受煤層厚度的影響和制約，在對迎頭排放鉆孔進行施工時，鉆孔施工的難度進一步增大，迎頭施工通常情況下只能深入煤層20-28米，對于整個揭煤區(qū)來說，難以對排放鉆孔實施一次性保護。因此，對迎頭排放鉆孔進行施工時，需要沿煤層傾向，將1條頂板巖巷修建在迎頭后部拐點處，在風井東翼回風巷的水平方向上，頂板巖巷的投影為15米，與煤層之間的垂直距離為10米；同時在巖巷中布置2個鉆場，在鉆場中對鉆孔進行施工，對迎頭鉆孔未保護的區(qū)域?qū)嵤┛刂?，進而對整個揭煤區(qū)進行一次性保護，實現(xiàn)治理工作面區(qū)域性瓦斯的目的。

3.3 順層孔金屬骨架及煤體固化措施。在施工過程中，由于煤層較厚，并且穿煤段區(qū)域比較長，整個穿煤段的突出危險性難以通過迎頭測定的殘余瓦斯壓力進行準確的判斷。因此，采用了探煤、施工順層排放孔、掘進、探煤的循環(huán)進尺等方式對石門穿煤進行施工。在開展探煤工作的過程中，對于每個循環(huán)來說，探煤距離通常情況下需要控制在30米，對前方煤層的賦存狀況進行準確的探明。在超前保護距離方面，對于巷道來說，其循環(huán)掘進需要控制在5米；順層排放鉆孔施工完畢排放一段時間后，開展效果檢驗工作。

3.4 防突管理保障措施。①明確防護重點，落實防突責任制，確保管理的專業(yè)化、規(guī)范化。防突措施施工通常情況下由跟班隊干部或班組長到現(xiàn)場實施跟班負責。由專業(yè)人員、區(qū)隊正職對于嚴重突出區(qū)或構(gòu)造帶等實施現(xiàn)場跟班作業(yè)，對于現(xiàn)場的狀況進行及時的掌握，同時迅速采取必要的應(yīng)對措施，對現(xiàn)場進行指導(dǎo)。②在施工過程中，全面貫徹落實防突措施，以及嚴格執(zhí)行鉆孔施工、效果檢驗聯(lián)合驗收簽字確認制度，進而在一定程度上確保防突措施工程落實到位。③在瓦斯管理過程中，遵守“超前防范、及時應(yīng)對”原則，全面執(zhí)行瓦斯?jié)舛瘸^0.7%的斷電制度；對異常信息進行及時的捕捉，同時采取針對性措施對異常信息盡心管理，超前防范。④工作面煤層賦存、瓦斯涌出、措施施工等安全信息，通常情況下由區(qū)隊技術(shù)員負責收集，同時對其進行及時的分析，并且嚴格執(zhí)行請示、匯報制度。⑤全面落實科室、區(qū)隊領(lǐng)導(dǎo)負責制，對于防突獎罰激勵機制，獎罰等制度要嚴格落實，每季度兌現(xiàn)1次，不斷激發(fā)全體員工工作的積極性。

參考文獻：

[1]張琨，等.新疆艾維爾溝礦區(qū)瓦斯賦存影響因素分析[J].煤礦安全，2013（9）.

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[3]叢光華.新疆艾維爾溝礦區(qū)構(gòu)造特征分析[J].科技信息，2014（2）.