陳 孝

(山西南煤集團南莊公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤與瓦斯突出礦井中，石門揭煤工作難度較大。一是可能誘發(fā)煤與瓦斯突出，二是掘進效率低。產(chǎn)生的主要原因是煤在地層應(yīng)力和瓦斯壓力共同作用下，獲得了一定的動能，引發(fā)煤與瓦斯突出，同時該處煤層比較松軟，易出現(xiàn)噴孔和卡鉆現(xiàn)象，掘進效率較低，有時還會影響施工人員安全。文中分析了緩傾斜厚煤層石門揭煤的工程特點，找出了存在問題，研究了瓦斯防突技術(shù)和掘進保護技術(shù)在緩傾斜厚煤層石門揭煤快速掘進中應(yīng)用的可行性。

1 緩傾斜厚煤層石門揭煤的特點分析

圖1為一種緩傾斜厚煤層石門的示意圖，設(shè)計的標高-539～-390 m，設(shè)計工程量509 m，呈185°方位角，掘進坡度17°。巷道為半圓形直墻，拱形結(jié)構(gòu)。巷道凈斷面積10.4 m2，掘進斷面積12.2 m，支護方式為錨網(wǎng)噴加錨索復(fù)合支護結(jié)構(gòu)，在地質(zhì)構(gòu)造和頂板破碎以及揭煤施工期間均采用架棚支護。該石門掘進方式制約了掘進速度，因此在該典型地質(zhì)情況下會出現(xiàn)掘進效率低的問題。根據(jù)三維地震波探測和檢測報告，石門揭煤部分煤層平均傾斜角為10°，平均厚度3.6 m。常規(guī)揭煤方式存在一定局限性。

2 緩斜厚煤層石門揭煤存在的問題

2.1 瓦斯突出威脅

在緩傾斜厚煤層石門揭煤過程當中，石門工作面為巖層到煤層的空間，從煤層底板開始的0.5 m處到煤層頂部的2 m處施工過程成為揭煤。在對該地質(zhì)條件的煤層進行揭煤作業(yè)時，極容易遇到煤與瓦斯突出。突出是一種非常復(fù)雜的動力學(xué)現(xiàn)象，突出之前，煤中會形成特殊形狀的孔洞，在孔洞中產(chǎn)生動力，該動力釋放后經(jīng)常會破壞巷道和設(shè)備。突出的瓦斯和煤粉經(jīng)常會像暴風一樣，這種風流會充滿甚至上千米長的巷道。一旦遇到火源就會發(fā)生爆炸，造成的后果極其嚴重，對整個礦井造成毀滅性破壞。

圖1 緩傾斜厚煤層石門的工況示意圖

2.2 厚煤層的危險

在緩傾斜厚煤層石門揭煤中，煤層厚度極大，石門硬度非常高，極容易造成鉆探機械的損傷，如果采用爆破方式，這種結(jié)構(gòu)的煤層厚度將大大影響到爆破的鉆孔和彈藥的布局。石門的難爆破性質(zhì)會致使彈藥的高消耗，影響施工的效率。

3 緩傾斜厚煤層石門揭煤的快速掘進技術(shù)

3.1 快速掘進過程中的瓦斯防突技術(shù)

預(yù)測瓦斯突出的危險性：對于上述緩斜厚煤層石門揭煤時遇到的瓦斯威脅，可采用防患于未然的方式，首先做好預(yù)測工作，常用的預(yù)測手段大概分為如下幾種：①通過局部穿孔的方式測量標定瓦斯壓力，瓦斯的壓力一旦被標定，后續(xù)的防突工作可以有的放矢；②選取煤炭樣品測量其堅固性以及瓦斯在其中擴散的速度，擴散速度可用來針對性的測試瓦斯突出的速度；③在打孔中檢測噴口、卡鉆以及頂鉆等動力學(xué)現(xiàn)象，以這些現(xiàn)象的程度預(yù)測瓦斯突出的危險性。

消除突出方法：在對緩傾斜厚煤層石門揭煤的防突措施中，必須在一開始進行區(qū)域性的防突，再對局部危險點進行精準的消突。在用鉆孔卸壓方式進行消突的過程中，瓦斯含量會降低，地應(yīng)力隨之也會減小。目前常用的消突辦法主要有通過鉆孔自然排放、水力沖孔以及布局金屬骨架的辦法。其中，最理想的辦法是抽放。在抽放的時候，必須在布孔方面控制恰當?shù)姆秶诘貞?yīng)力較大或者瓦斯較大情況下，這種方法都能將危險度降到最低。在鉆孔設(shè)計時，控制孔的偏角和仰角，安裝抽放孔時，需要用水壓將孔內(nèi)壁清洗干凈，防止碎屑的阻塞降低抽放效率。封孔可用馬麗散，封孔長度至少4 m，順層的抽放至少為6 m。

3.2 快速掘進的保護技術(shù)

在該地質(zhì)條件下掘進，應(yīng)該采用淺挖掘，淺支護，淺打眼，少裝填的原則，需要用泥沙堵住炮眼，在煤中不能進行打眼放炮的操作。以減少煤體擾動。在頂板上用鋼管固定，防止冒頂?shù)默F(xiàn)象誘導(dǎo)突出的發(fā)生，禁止使用容易造成煤層震動的工具。應(yīng)在施工過程中嚴禁易燃物的進入，禁止金屬撞擊，從源頭上避免火源產(chǎn)生。

4 結(jié)語

文中分析了緩傾斜厚煤層石門揭煤的特點，研究了該條件下快速掘進的難點、可能遇到的威脅，提出了相關(guān)防突的策略和技術(shù)，為緩傾斜厚煤層石門揭煤快速掘進提供新的思路。