突出礦井深水平防突技術

1概況

謝一礦於1949年建井，1952年投產，初期設計生產能力為30萬t/a，經過幾次改擴建，現生產能力為200萬t/a。礦井為斜井聯絡石門開拓布置方式，走向長壁采煤，可采煤層13層，煤層平均傾角23°，走向長度約3100m。礦井共分5個水平和8個采區。礦井生產水平為-720m，開拓準備水平為-780m。隨著礦井開采水平的不斷延深，瓦斯湧出量逐年增加，突出危險性也越來越大，2002年礦井絕對瓦斯湧出量達80m³/min，屬於“高突”礦井，其中B₄、B₉、B_11b、C₁₃為突出煤層；但突出危險性不僅存在於突出煤層，非突出煤層也存在突出危險，例如-780 mB₆、-780 mB₈、-720 mC₁₅、等，表現為低K₁值（0.08～0.3mL/g·min^1/2、高鑽屑量（7～10kg/m）。

2問題的提出

-780m中央石門是開拓準備新水平的關鍵巷道，計劃於2001年一季度揭開B_11a、B_11b煤層，但在施工抽放鑽孔過程中，遇到鑽孔見煤就發生噴孔現象，單孔噴出的煤量在2t左右，瓦斯量在20～30m³/min，安全威脅大，鑽孔被迫停止痛施工。

5121B_9b工作麵是計劃2003年10月份投產的開采保護層工作麵，風巷標高-780m，風巷標高-720m，機巷和風巷各安排一個掘進隊進行施工，施工過程中嚴格執行“四位一體”綜合防突措施。今年9月中旬，在二期機巷施工到150m時，發生工作麵排放鑽孔噴孔現象，造成工作麵瓦斯瞬間達到4%，回風瓦斯濃主度也在1%左右。采取打鑽卸壓措施，但鑽孔施工到6m深時隨即就發生噴孔，瓦斯量在6～10m³,工作麵和回風瓦斯均超限；在被迫停了兩個班以後，再次施工鑽孔時又發生噴孔，前後共發生了4次。為安全起見，決定停頭封閉，采取其它安全技術措施。

3防突技術

煤與瓦斯突出是在應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤體內突然噴出到采掘空間。要防止煤與瓦斯突出，必須要采取有效措施來降低煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力，減少瓦斯湧出量，為此我們采取了多種方法來降低煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力，減少煤層瓦斯湧出量，以確保掘進工作麵安全施工。

3.1穿層鑽孔超前掩護

利用-780mB_10b底板岩石巷道，反向向B_9b煤層打穿層鑽孔，鑽孔均穿過B_9b煤層頂板，終孔間距5m，每終一個鑽孔即時封孔並采取移動抽排泵進行抽放，鑽孔控製範圍為-780mB_9b機巷停頭位置沿走向方向超前。2003年9月26日至10月3日，從-780mB_10b底板巷向B_9b煤層共施工了10個穿層鑽孔，單孔長70m，超前掩護了B_9b掘進麵50m。10月7日中班-720mB_9b機巷排放瓦斯恢複施工，10月8日夜班掘進麵開始打超前鑽孔，到11日早班共施工18個，其中3個達30m以上，施工過程中既未發生噴孔、也未發生夾鑽、吸鑽等現象，經校檢合格後正常進尺，月進尺60m。

3.2 邊抽邊鑽

針對在石門揭煤工作麵施工抽放孔過程中出現見煤噴孔、夾鑽等異常情況，采取了邊鑽邊抽、抽鑽結合的措施：首先將兩個測壓孔和已經施工但未到位的抽放鑽孔，用黃泥木塞進行臨時封孔並抽放，每施工1個鑽孔，在其見煤前就停止鑽進，用黃泥木塞臨時封孔並抽放，然後再施工下一個鑽孔。到11月3日，共施工了抽放鑽孔35個，均見煤就停，並全部進行抽放，到11月底共抽放瓦斯1.57萬m³，鑽孔卸壓範圍內的瓦斯湧出量和瓦斯壓力均大大降低。然後逐個停止抽放，繼續施工直到穿過B_11b煤層進入頂板，再用聚胺脂進行永久封孔，高負壓抽放。采用此種方法以後，在煤鑽施工過程中均未發生噴孔現象，抽放鑽孔得以安全施工。

3.3 邊抽邊掘

為了進一步攔截掘進工作麵前方的瓦斯，確保掘進過程中不受瓦斯的製約，我們在巷道兩幫各施工一個鑽場，在鑽場內施工長距離順層孔或穿層孔，鑽孔控製到巷道輪廊線外2～4m範圍內，然後合茬抽放，以確保掘進期間工作麵抽放工作永不間斷。

3.4 水力擴孔

水力擴孔是利用高壓水射流切割鑽孔兩側煤體，形成大致沿煤層擴張的空洞與裂縫，增加煤體的暴露麵，提高煤層的透氣係數。在重慶煤科院的指導下，我們對-780m中央石門B_11b抽放鑽孔中5個水平孔和5個21°～52°的仰角孔，分別進行了水力擴孔，分別進行了水力擴孔，水壓達到8MPa，衝出的煤量約65t，有效地提高了煤層透氣係數，百米瓦斯湧出量由水力擴孔前的0.01m³/min增加到水力擴孔後的0.047m³/min，提高了瓦斯抽放效果。

4效果

（1）采取穿層鑽孔超前掩護以後，-780m B_9b機巷在掘進過程中，從未發生過噴孔現象，預測指標為：K₁值在0.08～0.2（mL/g·min^1/2）,鑽屑量基本在4～5kg/m，很快超過7kg/m，工作麵瓦斯濃度也穩定在0.1～0.2%，掘進月進尺達60m以上，確保了安全施工。

（2）-780m中央石門在采取邊鑽邊抽等方法以後，未發生鑽孔見煤噴孔現象，確保了揭煤工作麵抽放鑽孔的順利施工。揭煤之前采用了鑽屑指標法對防治突出措施進行了檢驗，經校檢合格，並於2001年3月22日開始，對該石門實施震動放炮揭製煤，到4月17日，安全揭開了B_11a、B_11b煤層。其間未發生一起動力現象，炮後瓦斯濃度也未超過1.0%。