林海峰

（煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司，遼寧省沈陽市，110016）

1 礦井煤層瓦斯預(yù)抽措施情況

1.1 礦井概況

保安煤礦隸屬于山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.50 Mt／a。礦井在2007年建設(shè)過程中，曾發(fā)生3次瓦斯動力現(xiàn)象，由煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司鑒定8＃、9＃煤層為煤與瓦斯突出煤層，保安煤礦為煤與瓦斯突出礦井。15＃煤層＋247.3 m以上為非突出危險(xiǎn)性區(qū)域，由于測定15＃煤層的原始瓦斯壓力最大值為1.8 MPa，其他突出指標(biāo)均已超臨界值，因此鑒定非突區(qū)域外15＃煤層為突出煤層，故將15＃煤層的無突出危險(xiǎn)區(qū)作為保護(hù)層先行開采，15102綜采工作面為首采工作面。當(dāng)前正在開采15103工作面，15105為準(zhǔn)備面。

1.2 15103回采工作面預(yù)抽概況

保安煤礦15103回采工作面兩側(cè)巷道均已布置外徑420 mm的螺旋鍍鋅鐵管，鋪設(shè)集氣放水裝置，間距為4 m，抽采鉆孔垂直巷道向工作面布置，施工與巷道掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，為達(dá)到孔深要求，鉆孔順層布置在煤層中部。基于陽泉沁水煤田的煤層透氣性較低且難以抽采，其抽采影響半徑約為3 m。瓦斯抽放鉆孔順層布置如圖1所示，沿軌道巷道軸向工作面布置一系列預(yù)抽鉆孔，孔徑110 mm，孔深95～100 m，鉆孔間距2.1～3.0 m，距巷道底板1.5 m，鉆孔重疊部分為20 m，預(yù)抽孔沿該工作面完全布置，封孔選用聚氨酯，其長度不小于8 m，封孔注滿壓實(shí)，為防漏氣用黃泥沙漿將孔口搗實(shí)，孔口負(fù)壓大于或等于13 k Pa，單孔和集氣裝置用?100 mm的鎧裝膠管連接，預(yù)抽鉆孔布置均勻適中，預(yù)抽時(shí)間均達(dá)到6個(gè)月以上，選用CZJ－70瓦斯綜合參數(shù)測定儀進(jìn)行單孔導(dǎo)流管濃度、流量、負(fù)壓、溫度等參數(shù)的動態(tài)監(jiān)測，借以監(jiān)控、掌握單孔瓦斯?jié)舛瘸椴伤プ儬顩r。

圖1 瓦斯抽放鉆孔順層布置圖

1.3 15105掘進(jìn)工作面預(yù)抽情況

15105掘進(jìn)工作面采用邊掘邊抽的瓦斯抽放方法，在掘進(jìn)工作面兩側(cè)每隔50～80 m距離布置施工鉆場，在鉆場和巷道聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)施工超前鉆孔進(jìn)行抽放。巷道超前施工12個(gè)扇形預(yù)抽鉆孔，孔徑110 mm，孔深75 m，旁控距離15 m，留20 m保安煤柱，允許掘進(jìn)50 m，若15105軌道巷掘進(jìn)工作面瓦斯出現(xiàn)異常情況，應(yīng)增加抽放鉆孔密度，提高對掘進(jìn)面瓦斯抽放范圍及強(qiáng)度，其布置方式見圖2。為有效做好防突工作，保安煤礦專門設(shè)立瓦斯實(shí)驗(yàn)室，利用DGC瓦斯含量測定儀監(jiān)測，結(jié)合上述措施將工作面煤層瓦斯控制到8 m3／t以下。

15105工作面掘進(jìn)之前須進(jìn)行局部防突措施，如施工16個(gè)扇形的瓦斯釋放卸壓孔，孔深16 m，外控距離8 m，然后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，鉆屑量S值、鉆屑瓦斯解吸Δh2指標(biāo)不超標(biāo)，批準(zhǔn)允許掘進(jìn)8 m，局部留8 m的安全煤柱。

圖2 15105軌道巷掘進(jìn)工作面瓦斯抽放鉆孔布置

在15105軌道巷掘進(jìn)過程中，尤其當(dāng)遇到高瓦斯構(gòu)造地段，為防止打鉆時(shí)出現(xiàn)頂鉆、吸鉆、噴孔動力現(xiàn)象，還須增強(qiáng)超前預(yù)抽、臨時(shí)封抽，降低煤層瓦斯賦存量；每隔50 m沿工作面設(shè)置壓風(fēng)自救系統(tǒng)，若出現(xiàn)響厥炮、機(jī)關(guān)槍聲有聲突出征兆時(shí)，須即刻撤人；應(yīng)加強(qiáng)工作人員佩戴個(gè)體防護(hù)的壓縮氧自救器操作常識；選用KJH－D超前探地雷達(dá)進(jìn)行構(gòu)造帶的超前探測，高度預(yù)防構(gòu)造地帶，超前確保不掘突出頭，須嚴(yán)格執(zhí)行 “四位一體”防突措施。

2 區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)

在對預(yù)抽鉆孔的均勻性和抽采時(shí)間的均衡性考察的基礎(chǔ)上，提出15103回采工作面殘存瓦斯壓力測定以及15105軌道巷掘進(jìn)工作面鉆屑指標(biāo)Δh2、鉆屑量S的測定來評價(jià)防突措施的效果。

2.1 15103工作面防突措施效果檢驗(yàn)

15103軌道巷位于15103工作面北翼，測點(diǎn)布置如圖3所示，沿15103工作面軌道巷每隔40 m布置15個(gè)壓力控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)布置2個(gè)測壓鉆孔，鉆孔布置在相鄰兩個(gè)抽放鉆孔中心處，與原始瓦斯壓力觀測方法相同。

本次測定采用被動式測壓，煤層殘存瓦斯壓力測定地點(diǎn)選擇要求巖石堅(jiān)硬致密、無斷層、無裂隙等構(gòu)造。封孔選取水泥砂漿封孔，在封堵鉆孔1 d后，待水泥漿基本凝固后再測定，測壓管外端口安裝測壓球閥，纏上生料帶后安裝壓力表。依據(jù)《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》（AQ／T1047－2007）的規(guī)定，井下觀測瓦斯壓力的時(shí)間通常保持為15～25 d。但觀測過程中瓦斯壓力值在開始的一周內(nèi)變化情況較大時(shí)，觀測時(shí)間應(yīng)適時(shí)縮短。待壓力表值穩(wěn)定無變化時(shí)（通常變化值小于0.005 MPa／d），這個(gè)讀數(shù)即為最終煤層的殘存瓦斯壓力。測定結(jié)果如表1所示。

圖3 15103軌道巷測點(diǎn)布置圖

表1 15103軌道巷最終煤層殘存瓦斯壓力測定結(jié)果

表1測定了保安礦15103工作面殘存瓦斯壓力最大值為0.43 MPa，小于《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》規(guī)定的臨界值0.74 MPa。故保安煤礦在15103工作面軌道巷采取的防突措施是有效的。

2.2 15105軌道巷、內(nèi)錯(cuò)尾巷掘進(jìn)工作面防突效果檢驗(yàn)

15105軌道巷、內(nèi)錯(cuò)尾巷掘進(jìn)工作面執(zhí)行防突措施后，采用鉆屑指標(biāo)法對防突措施的效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。由于15＃煤層傾角為2°～8°，因此在煤層工作面前方煤體至少施工3個(gè)直徑42 mm、孔深8 m的檢驗(yàn)鉆孔，鉆孔須盡可能在軟分層施工，檢驗(yàn)孔孔深小于或等于措施孔，2個(gè)檢驗(yàn)孔布置于兩個(gè)相鄰措施孔間的中心，1個(gè)檢驗(yàn)孔位平行于掘進(jìn)方向，在掘進(jìn)巷道斷面中部布置，見圖4。若措施無效，不管超前距離預(yù)留多少，都須采取防突的補(bǔ)充措施，并經(jīng)措施效果檢驗(yàn)合格后，方能進(jìn)行施工。

圖4 掘進(jìn)面措施檢驗(yàn)孔布置圖

鉆孔每鉆進(jìn)1 m測定該段的全部鉆屑量S，每鉆進(jìn)2 m至少測定一次鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)△h2值。并在暫停鉆進(jìn)后2 min內(nèi)測定鉆孔瓦斯涌出初速度q。測定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，測量室的長度為1.0 m。

若檢驗(yàn)結(jié)果措施有效，如果檢驗(yàn)孔與防突措施鉆孔在巷道掘進(jìn)方向有效長度相等，且掘進(jìn)工作面允許的進(jìn)尺量在巷道掘進(jìn)方向留有足夠的措施孔超前距，則可在采取安全防護(hù)措施的條件下掘進(jìn)；如果檢驗(yàn)孔的投影孔深小于防突措施鉆孔深度，則掘進(jìn)工作面允許的進(jìn)尺量在巷道掘進(jìn)方向留有足夠的防突措施孔超前距和不小于2 m的檢驗(yàn)孔超前距，并采取安全防護(hù)措施后實(shí)施掘進(jìn)作業(yè)。

15105工作面軌道巷、內(nèi)錯(cuò)尾巷掘進(jìn)過程中，按照《防止煤與瓦斯突出細(xì)則》提供的臨界指標(biāo)預(yù)測工作面突出危險(xiǎn)性。采用鉆屑指標(biāo)法進(jìn)行工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測和效果檢驗(yàn)，從2012年8月份開始，對15105軌道巷道測定17次：鉆屑量S最大5.6 kg／m，平均4.57 kg／m；鉆屑解吸指標(biāo)Δh2最大為196.20 Pa，平均146.57 Pa。對15105內(nèi)錯(cuò)尾巷測定12次：鉆屑量S最大5.6 kg／m，平均4.52 kg／m；鉆屑解吸指標(biāo)Δh2最大為196.20 Pa，平均156.96 Pa。效果檢驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果如表2、表3。從表中可以看出，保安煤礦在15105面軌道巷、內(nèi)錯(cuò)尾巷等區(qū)域?qū)嵤┏芭欧陪@孔、預(yù)抽、邊掘邊抽等防突措施后，效果檢驗(yàn)值均沒有出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，所采取的防突措施有效。

表2 軌道巷道防突預(yù)測效果檢驗(yàn)結(jié)果

表3 內(nèi)錯(cuò)尾巷防突預(yù)測效果檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）在15105工作面軌道巷、內(nèi)錯(cuò)尾巷掘進(jìn)過程實(shí)施的超前排放鉆孔、邊掘邊抽等防突措施后，經(jīng)效果檢驗(yàn)均未超過臨界值， 表明防突措施有效。

（2）在15103工作面軌道巷道進(jìn)行瓦斯預(yù)抽后，采取措施的區(qū)域殘存瓦斯壓力已經(jīng)降為0.43 MPa，小于AQ1026－2006《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》規(guī)定的臨界值0.74 MPa。故此，保安煤礦在15103工作面軌道巷采取的防突措施是有效的。

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