楊建宏

摘 要：“安全第一，預防為主”是我國煤炭安全生產(chǎn)工作長期經(jīng)驗的總結。山西蘭花集團蘆河煤業(yè)有限公司井田位于山西省沁水煤田西南部邊緣，批準開采3～15號煤層，井田面積9.1814 km2，生產(chǎn)規(guī)模為90萬t/a。2011年12月山西省煤炭廳以晉煤瓦發(fā)[2011]1775號文進行了批復。該礦開采3號煤層時，屬于高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。根據(jù)該煤層賦存條件及集團公司防止煤與瓦斯突出管理的相關規(guī)定，為確保安全生產(chǎn)，提前釋放煤層前方及深部的應力，防止煤與瓦斯突出，制定該工作面“四位一體”綜合防突措施。

關鍵詞：煤與瓦斯突出礦井 區(qū)域綜合防突措施 局部綜合防突措施

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0134-02

在煤礦井下由于地應力和瓦斯的共同作用，在極短的時間內(nèi)，破碎的煤和瓦斯由煤體內(nèi)或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的一場動力現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的第十四條規(guī)定“有突出危險的新建礦井及突出礦井的新水平、新采區(qū)，必須編制防突專項設計。山西蘭花集團蘆河煤業(yè)有限公司3號煤層為突出煤層，在3號煤層的采掘活動中嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中的區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施執(zhí)行。

1 3號煤層簡介

3號煤層：位于山西組中下部，井田內(nèi)外有鉆探、井巷工程控制，煤層厚度4.75～7.49 m，平均6.01 m。井田中東部煤層較薄，向西有變厚的趨勢，煤層穩(wěn)定，賦存區(qū)全部可采，煤層結構簡單，常含有0～2層夾矸，局部含5層夾矸，煤層頂板為粉砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

1.1 煤的物理性質(zhì)和宏觀煤巖特征

3號煤層：黑—灰黑色，似金屬、強玻璃光澤，貝殼狀、階梯狀斷口，均一或條帶狀結構，層狀、塊狀構造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，硬度3～4級。宏觀煤巖組分以亮煤為主，鏡煤次之，夾暗煤及絲炭條帶，為光亮型煤。，視密度1.45 t/m3。

1.2 瓦斯涌出量鑒定及預測

2011年12月山西省煤炭廳以晉煤瓦發(fā)[2011]1775號文進行了批復。該礦開采3號煤層達到0.9 Mt/a設計生產(chǎn)能力時，礦井絕對瓦斯涌出量為141.79 m3/min，其中，回采瓦斯涌出量為53.23 m3/min，約占全礦井瓦 斯涌出的37.5%；掘進瓦斯涌出量為19.10 m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的13.5%；采空區(qū)瓦斯涌出量為 69.46 m3/min，約占全礦井瓦斯涌出49%。結論為：山西蘭花集團蘆河煤業(yè)有限公司開采3號煤層時，屬于高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。

1.3 煤塵爆炸性

據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心2011年9月11日對井田內(nèi)開采3號煤層煤塵爆炸性取樣進行測試（晉煤檢[2011]0603-MB-E1648），結果如下：火焰長度0 mm，加巖粉量0%，煤塵云最低著火溫度>1000℃，煤塵層最低著火溫度>400℃，結論為無爆炸性。

1.4 煤的自燃傾向性

據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心2011年9月11日對井田內(nèi)開采3號煤層煤的自燃傾向性取樣進行測試（晉煤檢[2011]0603-MR-E1648），結果如下：煤的吸氧量為1.26 cm3/g，自燃等級為Ⅲ類，結果為不易自燃煤層。

2 區(qū)域綜合防突措施

蘆河煤業(yè)有限公司礦井防突工作應堅持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充的原則。突出礦井采掘工作做到不掘突出頭、不采突出面。未按要求采取區(qū)域綜合防突措施的，嚴禁進行采掘活動。

2.1 區(qū)域突出危險性預測

蘆河煤業(yè)有限公司3#煤層工作面采用綜采分層開采，采用全部跨落法管理頂板。在開采3號煤層時，必須進行區(qū)域突出危險性預測和工作面預測。如未進行區(qū)域預測，按突出危險區(qū)管理。在突出威脅區(qū)域和無突出危險區(qū)域開采3號煤層時有下列情況之一的，應視為突出危險工作面：（1）在前方有構造破壞帶，包括斷層、褶曲、火成巖侵入等；（2）工作面前方煤層賦存條件，煤層厚度、硬度、軟分層、傾角等急劇變化的區(qū)域；（3）工作面采掘應力迭加的區(qū)域；（4）在工作面預測過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象；（5）工作面出現(xiàn)明顯突出預兆，如響煤炮、煤壁掉渣、片幫等瓦斯動力現(xiàn)象。

在突出危險工作面必須采取“四位一體”綜合防突措施，只有在效果檢驗證實措施有效后，方可在采取安全防護措施的情況下進行采煤作業(yè)。

2.2 區(qū)域防突措施

預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施可采用穿層鉆孔布置方式、順層交叉鉆孔布置等方式。穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應當控制區(qū)段內(nèi)的整個開采塊段、兩側回采巷道及其外側一定范圍內(nèi)的煤層。

（1）順層鉆孔或穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應當控制整個開采塊段的煤層；（2）順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應控制的條帶長度不小于60 m；巷道兩側的控制范圍煤層巷道上幫輪廓線外至少20 m，下幫至少10 m；其他為巷道兩側輪廓線外至少各15 m。（3）當煤巷掘進和回采工作面在預抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，工作面距未預抽或者預抽防突效果無效范圍的前方邊界不得小于20 m；（4）厚煤層分層開采時，預抽鉆孔應當控制開采的分層及其上部至少20 m、下部至少10 m（均為法向距離，且僅限于煤層部分）。（5）預抽煤層瓦斯鉆孔應當在整個預抽區(qū)域內(nèi)均勻布置，鉆孔間距應當根據(jù)實際考察的煤層有效抽放半徑確定。

采用預抽煤層瓦斯防治突出措施時，鉆孔封堵必須嚴密。預抽煤層順層鉆孔布置見圖1。

在開采3號突出煤層時，在采取順層鉆孔預抽3號煤層瓦斯作為區(qū)域性防突措施時，鉆孔的封孔深度不得小于8 m，鉆孔孔口抽放負壓不得小于13 kPa。鉆孔的最小控制范圍是采煤工作面前方超前距20 m。

2.3 區(qū)域措施效果檢驗

對預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進行檢驗時，應當根據(jù)經(jīng)試驗考察（應《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十二條要求的程序）確定的臨界值進行評判。在確定前可以按照如下指標進行評判：可采用殘余瓦斯壓力指標進行檢驗，如果沒有或者缺少殘余瓦斯壓力資料，也可根據(jù)殘余瓦斯含量進行檢驗，并且煤層殘余瓦斯壓力小于0.74 MPa或殘余瓦斯含量小于8 m3/t的預抽區(qū)域為無突出危險區(qū)，否則，即為突出危險區(qū)，預抽防突效果無效。

3 局部綜合防突措施

3.1 煤巷掘進工作面突出危險性預測

礦井在開采3號煤層時須進行區(qū)域突出危險性預測，當經(jīng)區(qū)域預測為突出危險區(qū)域時，煤巷掘進工作面必須采取綜合防突措施。只有效果檢驗證實措施有效后，方可在采取安全防護措施的情況下進行掘進作業(yè)；當經(jīng)區(qū)域預測為無突出危險區(qū)域且無其他異常的時，在工作面掘進作業(yè)時，可不采取“四位一體”綜合防突措施；當經(jīng)區(qū)域預測為突出威脅區(qū)域時，在采取安全防護措施的前提下，煤巷每掘進30～100 m，必須進行不少于2次的工作面突出危險性預測，只要其中任何一次預測有突出危險，則從該次預測起，該突出區(qū)域改定為突出危險區(qū)。如未進行區(qū)域預測，按突出危險區(qū)管理。

3.2 煤巷掘進防治煤與瓦斯突出措施

煤巷掘進工作面采用底板巖石抽放巷和超前鉆孔為工作面防突措施，用于抽放3#煤層瓦斯，進行消突。

3.2.1底板瓦斯抽采巷的布置方式

煤巷掘進前宜預先在距煤層底板15m左右開巖巷對預掘巷道進行預抽，達到消突要求后再進行煤巷掘進。其抽采瓦斯方法如下：（1）在距煤層底板15m左右處開掘巖巷，設計斷面尺寸3×3×2m（具體尺寸可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定），錨網(wǎng)支護。在巷道頂板布置瓦斯抽采鉆孔，每隔4m布置一個鉆場，每個鉆場斷面布置19個鉆孔，鉆孔必須穿透煤層的頂板0.5 m以上。（2）抽采瓦斯鉆孔布置：鉆孔技術參數(shù)見表2，抽采鉆孔布置見圖2所示。

3.2.2掘進工作面邊掘邊抽方式

蘆河煤業(yè)有限公司3#煤層掘進工作面瓦斯涌出量預計為19.10 m3/min，必須進行瓦斯抽采，設計采用邊掘邊抽的抽采方法。掘進工作面消突以后，再進行“掛耳式邊掘邊抽”，首先向順槽巷道前方及兩側打煤層定向長鉆孔，預先抽采巷道及兩側煤體內(nèi)的瓦斯，然后在掘進巷道兩側，隔一定距離，施工一個鉆機窩，在鉆機窩內(nèi)施工扇形超前鉆孔，利用鉆孔預抽煤層中的瓦斯。鉆場規(guī)格為：3×3×2.5（高）m，每個鉆場可以布置4個鉆孔，第一個鉆孔開孔點距巷幫1m，下個鉆孔距上個鉆孔開孔點間隔為0.6m。鉆孔巷道中心線夾角分別為3°、6°、10°、15°，其終孔距離巷幫分別約為5m、10m、16m、23.5m，滿足規(guī)定要求。同時，掘進工作面聯(lián)絡巷內(nèi)施工超前鉆孔進行保護煤柱預抽，聯(lián)絡巷內(nèi)布置3個預抽鉆孔，鉆孔間距為8m、深度為120m。技術參數(shù)如表3所示。

巷旁鉆孔預抽以后，但掘進工作面瓦斯涌出通風不能解決的情況下，可在掘進工作面迎頭施工扇形鉆孔進行預抽。其布置方式及鉆孔參數(shù)分別見圖3、表4所示。

3.2.3煤巷掘進工作面防突措施效果檢驗

煤巷掘進工作面執(zhí)行防治突出措施后，必須進行防突措施的效果檢驗。只有當防突措施有效后，在執(zhí)行安全防護措施的前提下，方可掘進。否則，必須進行補充防突措施，補打超前釋放鉆孔或延長釋放時間，并再次進行效果檢驗，直至防突措施有效為止。對防突措施進行效果檢驗，即在采取防突措施后再一次進行突出危險性預測。若預測指標均小于該指標的臨界值，則證明防突措施有效。

4 結語

礦井在實際生產(chǎn)中按照參照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施采用穿層鉆孔布置方式、順層交叉鉆孔布置方式，3號煤層礦井瓦斯涌出量為141.79 m3/min，礦井瓦斯抽放量為99 m3/min，礦井風排瓦斯量為42.79 m3/min，礦井瓦斯抽放率約為70%。煤巷掘進工作面突出危險性預測因用較簡單易行煤鉆屑解吸指標法、鉆孔瓦斯涌出初速度法兩種方法，大量節(jié)省防突措施費用，采用“四位一體”防突措施以來，3號煤層在生產(chǎn)中，沒有發(fā)生一起煤與瓦斯突出事故，獲得良好的經(jīng)濟效益和安全保障。

參考文獻

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