以壓出為主的突出煤層防突措施探索與應用
關鍵詞 突出煤層 防治突出 超前排放鑽孔 采煤工作麵瓦斯抽放
隨著礦井深度的增加，煤與瓦斯突出問題也越來越嚴重，防突方法也多種多樣，但是這 些方法都是在不同的條件下總結出來的。如何找到一種適合自身煤層條件的防突措施，是擺 在煤礦安全生產中的重要課題。平煤集團公司四礦通過對本礦煤層防治突出措施的研究，找 到了一種可行方法，並有所創新，為保障煤礦安全生產發揮了重要作用。
1 礦井基本概況與突出工作麵情況
平煤集團公司四礦設計生產能力180萬t，主采3組5層煤，即丁56、戊8、戊9·10、己15、 己16·17煤層，煤層傾角在7～15°之間，開采順序現均為下行開采，走向長壁式綜合機 械化采煤 ，全部陷落法管理頂板。礦井為煤與瓦斯突出礦井，丁56、己16·17煤層為突出煤層，其中 在己組煤層中己15煤層位於己16·17煤層之上，間距8～15m，作為己16·17煤層的保護層先 行開 采，有效地防止了己16·17煤層突出；丁56煤層作為單一可采煤層，沒有保護層，現主要通 過預抽煤層瓦斯作為區域性防突措施，但該煤層透氣性低，抽放率僅為10%左右，不能完全 消滅突出危險，在高地應力（埋深800m以上）和瓦斯作用下曾多次發生煤與瓦斯動力現象。
突出采麵丁56-19130采麵位於丁九采區東翼中下部，上、下相鄰工作麵均未開采，采麵 走向長502m，傾向長171m，回采垂深760～835m，綜合機械化采煤，U型通風，配風受水平通 風困難時期所限，盡最大努力，僅為21m3/s，存在以風定產問題。煤層為丁5和丁6合層煤 ， 平均厚3.4m，煤層間夾矸0.1～0.7m，上為丁5煤層，厚1.0～1.3m，為碎塊狀、粉末狀，亮 煤 ，煤質較硬，為I、II級構造煤；夾矸以下丁6煤層厚1.65～2.8m，為粉末狀、鱗片狀， 煤質較軟，為IV、V級構造煤。此分層透氣性較差，為主要突出煤層。該采麵在機 巷、風巷掘進時曾分別發生煤與瓦斯壓出（以下簡稱壓出）。該麵2002年元月15日投產，雖 然采取了一定的防突措施，但到元月29日就發生了采麵壓出。據統計，從初采到4月27日共 發生壓出及動力現象6次，平均壓出煤量25t/次，瓦斯量700m３/次。最大壓出強度45t， 瓦斯量1540m３，嚴重影響著礦井安全生產。
2 先期采用防突措施及效果
2.1 超前排放鑽孔
根據排放鑽孔有效排放半徑和煤層厚度，超前排放鑽孔呈兩排布置，孔距1.5m，孔徑75m m，孔深6m，措施孔超前距3m。利用超前排放鑽孔釋放工作麵前方地應力和瓦斯應力，從而 消除采麵壓出危險性。該種防突措施是根據《安全01manbetx 》和《防突細則》有關規定製訂的， 執行該措施後到元月29日就發生了壓出，表現為煤體整體向外位移。由此，我們認為工作麵 前方應力沒有很好釋放，效果不好。
2.2 超前排放鑽孔加煤體注水
利用超前排放鑽孔進行煤體注水軟化，使工作麵應力前移，從而防止煤與瓦斯壓出 現象，同時水分進入煤體，擠占煤體空隙，釋放部分瓦斯。執行該措施後，采煤機割煤時 瓦斯較原來小，產塵量大大降低，但推進40m後仍然造成了壓出。經03manbetx ，可能是注水壓 力僅為礦井靜壓，壓力偏小，煤體軟化不好，應力還是沒有很好釋放所致。
2.3 超前排放鑽孔加淺孔鬆動爆破
在超前排放鑽孔防突的基礎上，改用鬆動爆破使工作麵前方煤體產生破碎，釋放工作麵 地應力和部分瓦斯，並使前方應力向深部轉移，從而防止突出。超前排放鑽孔孔距4.5m，孔 徑75mm，孔深6m，措施孔超前距3m，並注水；鬆動爆破孔間隔其中，孔距1.5m，孔徑42mm， 孔深3m，每孔裝藥6～9卷，外口填滿炮泥。該措施在防突工作麵回采時起了一定作用，遏製 住了采麵突出頻繁的現象，但是經過一段時間的觀察發現，此種方法並不能完全杜絕突出， 且采麵執行措施程序複雜，鬆動爆破留下如瞎炮等新的安全隱患，對生產不利。基於此，我 們決定對以前所做工作進行總結，並著手做了一些考察實驗。
3.1 突出的一般規律
通過對前幾次突出進行03manbetx ，發現壓出特征呈現規律性，一般為軟煤整體外移，軟 煤與硬煤之間形成裂縫，向外噴瓦斯。其原因為軟煤丁6煤層強度低，在地應力作用下首先 產生彈性變形，當變形量超過極限時，造成軟煤突然跨塌，煤體中的瓦斯在極短時間內解吸 ，形成高壓瓦斯，推動煤體外移，並從裂縫中噴出。不論何種防治突出方法，必須首先釋放 采麵煤壁近距離內的地應力和軟煤中的瓦斯。
3.2 利用突出敏感指標03manbetx 集中應力帶範圍
測試使用鑽孔瓦斯湧出初速度作為指標，測試深度分別為2～11m，每米測定一次q值。 測試結果如表1（表1中所列出的數值為某一工作麵突出前、後的瓦斯湧出初速度）。
表1 某工作麵突出前、後瓦斯湧出初速度（略）
從表1中可以看出，突出前鑽孔瓦斯湧出初速度在7m時突然增大，說明瓦 斯壓力在7m時較大，為應力集中區的最外端，9m時最大，向後逐步變小。由此判定應力集中 帶範圍為7～11m。突出後突出敏感指標為采麵突出後測定突出地點鑽孔瓦斯湧出初速度。從 表1中可以看出，在孔深10m以外的地方，瓦斯湧出初速度明顯減少，為突出策源地在應力集 中帶7～11m提供了證據。
3.3 利用鑽屑量判定應力集中帶範圍
利用工作麵打深孔測定鑽孔每米鑽屑量的大小，可以判斷應力集中帶範圍。由表2可以 看出，鑽孔5～8m鑽屑量較大，可判定應力集中帶範圍為8～10m。
表2 鑽屑量與測空深度關係（略）
4 改進後防突措施及使用情況
4.1 超前排放鑽孔加工作麵抽放
依據以上實驗和分析，我們認為隻有加深排放鑽孔孔深，以釋放地應力和瓦斯壓力，才 能解決突出問題。為此，在工作麵每間隔1.5m布置超前排放鑽孔，孔徑89mm，孔深10m， 措 施孔超前距5m。同時在工作麵敷設一趟瓦斯抽放係統，即在工作麵綜采支架下敷設一趟100m m抽放管(見圖1)。
圖1 采麵抽放係統布置圖（略）
在打孔班，關閉機巷本煤層抽放係統，以提高抽放負壓對采麵抽放。當采麵每打完一個措 施孔後采用專門研製生產的封孔器進行封孔，立即連孔抽放，打成一個連一個抽一個。通過 抽放泵抽放，有效地提高了采麵抽放率，由以前的10%提高到25%以上。在生產班，關閉工作 麵抽放係統，打開機巷順層抽放係統抽放瓦斯。
執行采用10m深超前排放鑽孔加工作麵抽放係統後，排放鑽孔瓦斯湧出量和鑽屑量比以往明 顯增大，噴孔嚴重，說明起到較好防突效果，有效地釋放了地應力、瓦斯壓力，杜絕了割煤 時壓出02manbetx.com 的發生，本采麵到結束一直沒有發生突出02manbetx.com ，很好地解決了突出問題，同時也 解決了割煤和防突打鑽時瓦斯超限問題，使采麵日產穩定在2000t左右，平均比采用此方法 前每日多出煤500t左右，安全和效益都得到了保障。
4.2 打鑽中應注意的問題
(1) 打鑽時要打在丁6軟煤裏麵，此層煤強度低，瓦斯大。
(2) 打鑽時鑽孔內煤粉要排淨，以便抽放瓦斯。
(3) 打完鑽孔後一定要進行驗孔，保證孔深。由於多台鑽機同時施工，監鑽人員少，不 能每孔監督，可采用驗孔工具驗收。
(4) 打鑽地點要放置黃泥和滅火器，以防高濃度瓦斯噴出發生意外。
(5) 應先封孔再連孔抽放，以防帶壓封孔造成堵孔。同時采麵抽放過程中要及時排除管路中 的煤粉，以免堵塞。
5 結論
（1） 地應力為主的突出煤層采用預留5m超前排放鑽孔是必須的，保證工作麵不進入應力 集中區，而不應僅考慮打鑽因素，隻滿足《煤礦安全01manbetx 》中的3m超前距。
（2） 用采煤工作麵瓦斯抽放這一新方法，雖然抽放時間短，最長為打鑽時間，但由於 在工作麵前方受集中應力和深超前排放鑽孔卸壓的雙重影響，增大了煤層的透氣性，顯著提 高了抽放效果。采用這一新方法，不僅徹底解決了突出問題，同時也解決了打鑽和生產時回 風流中瓦斯超限的問題。
（3） 用超前排放鑽孔加采煤工作麵抽放是一種效果明顯的防突措施，具有很好的推廣 使用價值。
