礦井開采保護層防突技術研究

劉德勇

（龍煤集團鶴崗分公司 峻德煤礦，黑龍江 鶴崗 154100）

1 礦井工作面概況

某礦采面為二水平一采區(qū)鄰近采面的保護層，采面走向長1360m，采長180m。平均煤厚2.0m，平均煤層傾角10度，兩煤層層間距為0.3～6.5米，上部煤層瓦斯含量預計為4.06m3/t，下部煤層瓦斯含量預計為7.93m3/t，由于層間距較小，下煤層瓦斯極易大量涌入采掘空間。

2 瓦斯壓力、含量、抽放參數(shù)測定及瓦斯涌出量預測

在一水平實測上部煤層瓦斯壓力為0.8MPa，下部煤層瓦斯壓力為1.0MPa，根據(jù)該采區(qū)測壓情況，采區(qū)壓力梯度為0.2MPa/百米，煤層透氣性系數(shù)Y=0.0075mD，抽放半徑（經(jīng)驗值）r=1.5米。

2.1 上部煤層該水平采面掘進期間瓦斯涌出量預測

由于上部煤層瓦斯含量為4.06m3/t，下部煤層瓦斯含量為7.93m3/t，預計上部煤層該水平采面掘進期間瓦斯涌出量預計為1.0～2.0m3/min。

2.2 下部煤層該水平采面開采期間瓦斯涌出量預測

按瓦斯含量計算工作面的瓦斯絕對涌出量，其計算如下：

式中：qy—本煤層開采涌入工作面的瓦斯量，m3/min；K—進回風巷影響系數(shù)，取0.8；A—工作面日產(chǎn)量，X0-煤的原始含量，m3/t；X1—煤的殘存瓦斯含量，m3/t，丁組煤層實測值2.24

考慮到開采過程中被保護層采面瓦斯將涌入上部煤層采面，故上部煤層采面瓦斯絕對量計算式為：

式中：K—鄰近層瓦斯排放率，%，取K=0.65

上部煤層采面日產(chǎn)量3000噸，其相應面積的被保護層煤量為3600噸，而上部煤層煤層瓦斯含量為4.06m3/t，下部煤層煤層瓦斯含量預計為7.93m3/t，代入計算公式

則q=3.0+7.4=10.4m3/min

3 防突技術措施

3.1 工作面突出危險性預測預報

工作面作業(yè)前先進行突出危險性預測，預測采用定量和定性兩種方法：定量預測根據(jù)《煤層突出區(qū)域劃分研究報告》采用瓦斯涌出初速度q值和鉆屑量S值兩種指標。定性預測是工作面現(xiàn)場符合《防突細則》31條任意一款時即定為突出危險工作面：

①在突出煤層的構造破壞帶，包括斷層褶曲、火成巖入侵等。

②煤層賦存條件急劇變化的區(qū)域。

③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。

在嚴重突出危險區(qū)域應采取增加預測（效檢）次數(shù)，降低預測（效檢）指標的臨界值，增加預測（效檢）超前距等特殊措施，進一步提高預測（效檢）的可靠性。把瓦斯地質(zhì)情況與工作面日常預測緊密結合，充分發(fā)揮瓦斯地質(zhì)工作的先導作用。進一步加強對突出指標及臨界值的研究。

3.2 防突技術措施實施

工作面局部防突措施主要采取超前鉆孔、前探構造孔、巷道兩幫卸壓孔等措施。超前鉆孔由施工單位嚴格按照措施設計的位置、角度、深度等參數(shù)施工，超前鉆孔保留不低于10米的允許進尺超前距，并控制到巷道兩幫輪廓線8米以上。工作面遇到煤厚變化、斷層、褶曲等地質(zhì)構造，必須執(zhí)行“有疑必探，先探后掘”的原則，施工前探構造孔，孔深不低于30米，數(shù)量不少于3個，探清前方的構造或煤層賦存狀況，前探鉆孔的超前距不得少于10米。工作面兩幫施工卸壓孔，每米1個，孔深8米?，F(xiàn)場配備驗收孔深的錨索和控制鉆孔角度的模具，并由瓦檢員和防突測試工監(jiān)鉆，打鉆過程中若出現(xiàn)噴孔、響煤炮等現(xiàn)象時及時采取在該孔周邊補打2個以上鉆孔的措施。在嚴重突出危險區(qū)域采掘，采取超常規(guī)防突技術。增加局部防突措施的鉆孔數(shù)量和超前距等措施，納入工作面正規(guī)循環(huán)，提高防突措施的消突效果。

3.3 安全防護措施

3.3.1 該突出采區(qū)均建立了專用回風巷，并切實做到?；貙Ｓ茫怀霾删蚬ぷ髅婢哂歇毩⒌幕仫L系統(tǒng)，保證采掘工作面回風直接進入專用回風巷。

3.3.2 工作面采用遠距離爆破、避難硐室、壓風自救、防突反向風門、逆止閥、隔離式自救器等安全防護措施。

3.3.3 避難硐室和防突反向風門，嚴格按照相關規(guī)定，進行施工和管理，以提高避難硐室和防突風門的堅固性和抗災能力，同時在防突反向風門處設置監(jiān)測瓦斯逆流的監(jiān)測裝置，以確保瓦斯逆流時將進風側電源斷開。

3.3.4 綜掘工作面遇到地質(zhì)構造時要及時改為炮掘，對放炮采掘工作面進行爆破時，都必須執(zhí)行遠距離爆破，躲炮距離要按照相關規(guī)定執(zhí)行，并嚴格執(zhí)行爆破前放炮員向調(diào)度室匯報和變電所停電的制度。

3.3.5 穿過防突風門門墻的風筒要采用鐵制風筒和逆止閥，鐵風筒鐵板厚度3～5mm，逆止閥鐵板厚度不小于5mm。

3.4 效果檢驗

3.4.1 上部煤層采面掘進期間瓦斯治理

根據(jù)預測上部煤層采面掘進期間瓦斯涌出量預計為1～2m3/min，掘進期間機風巷鋪設抽放管路，當瓦斯涌出量小于3m3/min時，利用2×30KW風機通過通風方式即可解決掘進期間瓦斯問題，當瓦斯涌出量大于或等于3 m3/min時，執(zhí)行底板淺孔抽放措施，在巷道底板施工淺孔鉆孔，抽放巷道底板瓦斯，鉆孔3米一排，每排2個，孔深以穿透丁6煤層進入底板500mm為準。

3.4.2 上部煤層采面回采期間瓦斯治理

根據(jù)預測，上部煤層采面回采期間最大絕對瓦斯涌出量為10.4m3/min。該工作面配風量可達到1500m3/min，通風能力可以解決瓦斯量為：

其中q-通風方法可以解決的最大瓦斯涌出量，m3/min；K-瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取K=1.5；Qg-工作面供給風量，m3/min；C-《規(guī)程》規(guī)定允許濃度，取C=1.0%

則q=10m3/min

計算結果表明，采用通風方法不能夠決瓦斯問題。

采面回采期間在工作面風巷鋪設兩趟抽放管路，一趟進行工作面淺孔抽放，另一趟進行采空區(qū)抽放。

4 效果分析

上部煤層采面未回采前期，下部煤層絕對瓦斯涌出量為12.4m3/min，開采保護層后，根據(jù)預測，下部煤層絕對瓦斯涌出量為5.4m3/min，通過開采保護層大大降低了下部煤層突出危險性的瓦斯賦存量，下部煤層有突出危險性煤層將為非突出危險性煤層，為下部煤層安全開采提供了保證。

結語

礦井開采保護層防突技術為高瓦斯煤層開采提供了借鑒，通過開采保護層解放被保護層，使得被保護層煤層內(nèi)的瓦斯有效得到釋放，降低了被保護層瓦斯突出性危險，該項技術值得研究和推廣應用。

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