白硯國

(山西石港煤業(yè)有限責任公司，山西 左權 032600)

石門（井巷）揭穿突出煤層時發(fā)生的突出是各類井下巷道中突出強度最大的一種。其特點是石門揭煤工作面前方的煤體因巖柱的隔離和阻擋，一般處于未卸壓和未排放瓦斯狀態(tài)中，而且揭煤巷道的斷面遠比煤巷大得多[1]，所以對于石門揭煤工作面進行防突工作非常有必要。山西石港煤業(yè)有限責任公司二采區(qū)15#煤層經區(qū)域預測后，劃分出無突出危險區(qū)和突出危險區(qū)。無突出危險區(qū)直接就可以進行揭煤工作，但是由于區(qū)域防突可靠性以及安全性較差，所以有必要在此基礎上再次進行局部綜合防突作業(yè)。對于突出危險區(qū)，首先需進行區(qū)域防突措施，之后再進行局部綜合防突作業(yè)[2]。

1 石門揭煤區(qū)域防突技術

1.1 前探鉆孔及石門揭煤區(qū)域突出危險性預測

在石門工作面到達煤層之前，必須對煤層相關參數進行準確掌控，如煤層的準確位置以及賦存形態(tài)等等。確定好后，在垂直法線方向上距離煤層不小于10m（如遇到斷層、陷落柱或者巖石破碎區(qū)等異常地質區(qū)域為不小于20m）的地方至少打3個前探鉆孔，且鉆孔必須穿過煤層并到達煤層頂板進入至少0.5m的位置，通過鉆孔可以準確了解煤層厚度、煤層傾角以及瓦斯情況。前探鉆孔還可以直接作為瓦斯相關參數的測量鉆孔，包括瓦斯壓力、含量等。如圖1為二采區(qū)15#煤層石門揭煤前探鉆孔布置圖。

圖1 石門揭煤前探鉆孔布置示意圖

對于二采區(qū)15#煤層，如果為突出危險區(qū)，可以直接進行區(qū)域防突措施作業(yè)，不用進行區(qū)域防突預測。需要注意的是防突作業(yè)要在與煤層垂直距離至少7m以上時進行，如果遇到地質異常區(qū)，必須適當增加距離。防突作業(yè)以后要及時進行防突效果檢驗，如果檢驗結果仍為突出危險區(qū)，必須增加補充防突措施，直至檢驗效果有效為止[3]。如果15#煤層為無突出危險區(qū)，可不用進行區(qū)域防突作業(yè)。但是必須注意，要在石門揭煤工作面與煤層垂直距離至少為5m時進行區(qū)域驗證，并且要準備進行局部防突作業(yè)。

1.2 石門揭煤區(qū)域防突措施

根據二采區(qū)15#煤層實際情況，采用穿層預抽鉆孔進行區(qū)域防突作業(yè)。鉆孔需要在揭煤工作面與煤層垂直距離至少為7m時進行打孔，還需要注意的是鉆孔輻射區(qū)域至少外擴揭煤工作面巷道輪廓線外12m左右。穿層預抽鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，終孔間排距不大于3m，鉆孔進入煤層頂板0.5m，且當鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應當保持煤孔最小超前距15m，在地質構造異常區(qū)域應該適當增加鉆孔數。石門揭煤區(qū)域防突措施鉆孔布置示意圖如圖2所示。

圖2 石門揭煤區(qū)域防突措施鉆孔布置圖

1.3 石門揭煤區(qū)域防突措施效果檢驗

在穿層孔排放瓦斯后，開始采用鉆屑瓦斯解吸指標法進行區(qū)域防突效果檢驗，檢驗作業(yè)同樣需要在距離煤層垂直距離至少為7m時進行。檢驗鉆孔應布置在防突鉆孔之間，且鉆孔數至少為5個，均勻分布在石門工作面上，位置分別為石門的上中下和兩側，而且必須保證至少有一個檢驗孔在預抽采瓦斯區(qū)域范圍內距邊緣小于等于2m處。效果檢驗測試鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下。鉆屑瓦斯解吸指標的臨界值應根據試驗考察確定，在煤層地質構造異常、軟分層變厚區(qū)域應該適當降低指標的臨界值。

2 石門揭煤工作面局部防突技術

2.1 石門揭煤工作面局部突出危險性預測

石門揭煤工作面突出危險性預測應在法向距離至少5m處執(zhí)行，采用鉆屑瓦斯解吸指標法，在煤層地質構造異常、軟分層變厚區(qū)域應該適當降低指標的臨界值。

二采區(qū)15號煤層進行石門揭煤工作面突出危險性預測時，應至少布置4個預測鉆孔，石門中部、上部和兩側各1個。預測鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，必須保證鉆孔能夠施工至煤層頂板且在石門巷道輪廓線上部及兩側3～5m的范圍內應有鉆孔控制，在地質構造異常區(qū)域應該適當增加預測鉆孔數。預測鉆孔布置如圖3所示。

圖3 石門揭煤工作面突出危險性預測鉆孔布置圖

2.2 石門揭煤工作面局部防突措施

當石門揭煤工作面經預測為具有突出危險時，應執(zhí)行工作面防突措施。山西石港煤業(yè)有限責任公司15#煤層石門揭煤工作面防突措施采用超前排放鉆孔，排放鉆孔直徑為90mm以上、120mm以下，排放時間應不小于8h。穿層預抽鉆孔應當均勻布置在整個預抽區(qū)域內，鉆孔孔底間距應當根據實際考察的煤層有效抽放半徑確定，如無實際考察數據，按有效預抽半徑1m取值，即終孔間排距均不大于2m。控制石門上部和兩側輪廓線外至少5m、下部至少3m，在地質構造異常區(qū)域應該適當增加排放鉆孔數。當采用超前排放鉆孔效果不佳時，可以適當延長排放時間[4]。石門揭煤工作面防突措施鉆孔布置如圖4所示。

圖4 石門揭煤工作面防突措施鉆孔布置圖

2.3 局部防突措施效果檢驗及揭煤前驗證

石門揭煤工作面執(zhí)行了工作面防突措施后，應對工作面防突措施效果進行效果檢驗。措施效果檢驗鉆孔應位于措施孔之間，孔徑為90mm以上、120mm以下。效果檢驗鉆孔應不少于5個，分別位于石門中部、上部、下部和兩側，在地質構造異常區(qū)域應該適當增加檢驗鉆孔數。檢驗鉆孔布置如圖5所示。

圖5 石門揭煤工作面防突措施效果檢驗鉆孔布置圖

當石門揭煤工作面防突措施效果檢驗結果為無突出危險工作面時，則執(zhí)行邊探邊掘措施掘進至法向距離1.5m處，實施揭煤前的最后一次驗證，驗證方法為工作面突出危險性預測方法。驗證鉆孔應位于其他鉆孔之間，孔徑為90mm以上、120mm以下。驗證鉆孔個數不少于3個，分別位于石門上部和兩側，且至少有1個檢驗測試點位于要求預抽區(qū)域內距邊緣不大于2m的范圍。在地質構造異常區(qū)域應該適當增加驗證鉆孔數。

3 結論

山西石港煤業(yè)15#煤層石門揭煤工作面存在煤與瓦斯突出問題，針對目前開采煤層測定的瓦斯基本參數和煤層賦存情況，對15#煤層揭煤工作面采用綜合防突措施，并根據15#煤層揭煤工作面具體情況，分別給出了區(qū)域防突與局部防突相關技術參數，為15#煤層揭煤工作面的安全作業(yè)提供了保障。