13290工作面上巷瓦斯综合治理设计

侯艳华宋国兴方静涛

侯艳华宋国兴方静涛

河南省三门峡市陕县观音堂镇河南大有能源股份有限公司石壕煤矿河南三门峡472123

摘要：石壕煤矿13采区下山13341采煤工作面与13271采煤工作面以深区域被认定为瓦斯异常区，13290采煤工作面是我矿首次采用防突设计施工的工作面，通过瓦斯综合治理工作治理瓦斯灾害尤为重要。

关键词：超前钻探；防突设计；深孔卸压

一、工程概况

二113290工作面上巷为煤巷巷道，二113290工作面上巷设计长度700m，与二113271工作面下巷平行，沿二1煤层顶板掘进，间距5.0m。其工作面标高+120m～＋150m，对应的地面标高为+645m～＋684m。二113290工作面位于13采区轨道下山北翼，为13采区下山最低点。工作面上部为二113271采空区，下部为13采区水仓，北部为石壕矿与观音堂煤业公司矿区边界。

二、瓦斯地质概况

1、顶底板岩性及煤层情况

顶板岩性：二1煤层顶板为大占砂岩，厚3.70～30.16m，平均14.52m，局部夹泥岩、砂质泥岩透镜体，底部含泥岩包裹体，中部偶见薄煤一层（二2），为本井田主要标志层。根据岩石物理力学性质试验资料，二1煤层顶板大占砂岩干燥状态下单向抗压强度为71.0～154.9MPa，单向抗拉强度为2.58～5.22MPa。

底板岩性：二l煤底板以黑色砂质泥岩为主，泥岩及砂岩则呈零星分布，平均厚度6.25m，有时夹一层薄煤（二0煤）或煤线。该层为一隔水层，其岩性较软，强度较低。二l煤底板泥岩抗压、抗拉强度均不高，尤其抗拉强度甚低。干燥状态下的抗压强度为25.4～58.7MPa，抗拉强度为1.82～3.39MPa。

煤层情况：据上部二113271工作面揭示情况并结合钻孔资料分析：二113290掘进工作面煤厚为0.5～7.2m，平均5m。局部具伪顶及夹矸，其中伪顶厚度0～1.2m，夹矸厚度0～0.8m，煤层顶板相对稳定，但底板起伏不平，造成煤厚发生变化。其中距离13采区轨道下山569m～758m范围内煤层较薄，煤厚为0.2m～2m。

2、地质构造

该区域总体为一单斜构造，工作面沿煤层走向布置，煤层倾角平均9°。

据已有地质资料分析：

二113290掘进工作面下部为F11正断层，断层走向0°，倾向270°，落差0～10m。该断层为张扭性正断层；切眼以北为DF3断层，断层走向为90°，倾向180°，落差0～7m。该断层为张扭性正断层。从资料分析以上两条断层均未延伸至工作面内部，但在掘进过程中应注意其伴生构造的影响。

二113290掘进工作面上巷距离13采区轨道下山53m处将揭露F105断层，断层落差2米，距离13采区轨道下山736m处将揭露F108断层，断层落差2.5米。这两条小断层将给巷道掘进工作带来不便。

3、瓦斯基本情况

二113290上巷与二113271工作面下巷平行，间距5.0m，二113271工作面瓦斯参数适用于二113290上巷。2010年7月我矿委托河南理工大学对13271工作面瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下：煤层最大瓦斯压力0.55MPa，煤层瓦斯含量1.33～5.39m?/t，瓦斯自燃组分中甲烷占68.52%～90.43%，氮气占9.59%～31.48%.瓦斯发散初速度△P值为2.1～6.5，煤的坚固性系数f值为0.14～0.42，孔隙率k值为4.94-5.10m?/m?。

三、防突工艺

1、严格执行超前钻探工作

树立“瓦斯治理，地质先行”的瓦斯地质管理理念，瓦斯异常区的掘进工作面要严格按照“有掘必探”原则开展超前钻探工作，钻孔数量正前方至少2个，巷道下帮1个（上帮为采空区），查清前方不低于60m、巷道两侧（沿空侧除外）不低于15m范围内的地质构造及煤层赋存条件，同时观察探孔瓦斯情况，并认真做好记录。

2、区域突出危险性效果检验

区域突出危险性效果检验采用直接测定煤层残余瓦斯含量的方法，其临界值按6m?/t执行。钻孔必须满足在掘进前方每20～30m至少布置一组测定的要求，一组测点共布置3个。每组测点应控制巷道正前60m和巷道两侧的测点应分别控制巷道两侧轮廓线外不少于15m范围。在检验范围内经检验为无突出危险的煤巷掘进工作面，掘进时应进行区域验证并同时保留不低于30m钻探超前距和不低于20m区域预测超前距。一旦区域突出危险性检验、区域验证超标或钻孔施工过程中发现有喷孔、顶钻等明显突出预兆时，必须重新采取区域防突措施，经验证措施有效时方可在采取安全防护措施的情况下恢复掘进。区域突出危险性检验区域效果检验钻孔参数见表1。图3，13290工作面上巷区域效验钻孔布置图。

表1二113290工作面上巷钻孔区域效果检验参数表

说明：在施工过程中，根据煤层的变化情况，对钻孔的参数及时进行调整。

3、区域验证

二113290工作面上巷掘进期间采用钻孔钻屑量及钻屑解析指标法进行区域验证，既每掘进5m验证一次。瓦斯区域验证钻孔布置在煤巷迎头沿掘进方向施工2个深度10m的前探钻孔进行钻孔检验。打钻过程中注意观察，只有在打钻过程中正常排粉、无夹钻、顶钻、喷孔等异常情况时，判定区域突出危险性效果检验有效；否则视为措施无效，应立即停止掘进，在超标地点100m范围内采取区域防突措施，并重新进行区域突出危险性检验。见图4，二113290工作面上巷区域验证钻孔布置图。表2：二113290工作面上巷钻孔区域验证检验参数表

表2二113290工作面上巷钻孔区域验证检验参数表

4、区域防突措施

由于二113290工作面上巷采取顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施：在钻场内共设计钻孔6个，呈扇形布置，钻孔深度为60m。根据河南理工大学为我矿编制的《河南大有能源股份有限公司石壕煤矿三采区井下固定抽采系统初步设计二1煤层瓦斯基础参数》，有效抽放半径为1m，设计控制范围内钻孔间距不大于1m，符合要求。见图5，二113290工作面上巷顺层区域钻孔布置图，表2钻孔参数表。

5、掘进工作面停产、复工

矿井瓦斯异常区的采掘工作面停工时间超过72h的，工作面复工前必须首先执行一轮深孔抽（排）放措施进行超前卸压，然后再进行预测预报，只有在指标不超标未发现其它异常情况时方可复工生产。执行深孔卸压措施时，掘进工作面钻孔控制前方不少于30m，巷道两侧的范围不小于5m。

6、视频监控系统

施工抽采钻孔的地方必须安装视频监控系统，并确保对现场打钻作业过程全程监控；视频资料应连续完整，存档时间不低于7天。完善视频监控使用及钻孔验收的管理规定，明确各级管理人员抽查钻孔视频资料的周期及次数，并有记录可查。发现有关记录、标识、技术资料与视频内容不符的，要严格进行责任追究并采取补救措施。

四、地质预报及煤层赋存探测

利用每循环前探钻孔进行地质探测，工作面每60米预报一次，并保留20——30m的深探钻孔超前距。