突出煤层软分层掘进防突关键技术曾春贵

曾春贵

淮南矿业集团有限责任公司潘二煤矿淮南232091

摘要：针对性改进工作面预测，加强底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采管理，优化工作面抽采措施孔，提高现场掘进施工瓦斯管理，确保施工瓦斯安全，大幅度提高掘进月度单进水平。

关键词：软分层；抽采效果；瓦斯管理

Abstract：Targetedtoimproveworkingface.Tostrengthenthegasextractionmanagementinthebottomhole.Optimizetheworkingsurfaceofthedrawing.Toimprovetheconstructiongasmanagement.Ensuregassafetyinconstruction.Themonthlysingleentrancelevelisgreatlyimproved.

Keyword：Softlayers，Draingeeffect，Thegasmanagement

一、概述

煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力灾害现象，突发性和破坏性极强。国内外大量观测研究表明，在瓦斯突出地点的煤层中都存在有煤质松软、层理紊乱、原生结构遭到严重破坏、呈层状或透镜状分布的软分层，习惯上把这种煤叫做软分层煤，简称软煤，煤质变软是瓦斯突出的一种预兆。然而，突出煤层中的软分层由于赋存不稳定性，必将增加区域瓦斯治理的难度，甚至造成软分层中瓦斯治理不到位，导致在煤巷掘进过程中出现瓦斯浓度超限、煤与瓦斯突出等瓦斯事故。为此，如何防止软分层中瓦斯事故的发生，这是突出煤层掘进过程中在瓦斯治理方面亟待解决的问题。为彻底解决此问题，在局部防突预测、局部排放短孔工艺及局部措施孔的施工不断改进，总结了突出煤层软分层掘进防突关键技术。

二、突出煤层软分层掘进防突关键技术要点

针对性改进工作面预测，提高工作面预测的准确性，并加强底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采管理，最大化提高区域措施抽采，再通过优化钻场钻孔设计、钻孔施工及针对性施工工作面抽采措施孔，提高钻孔质量和效率。最后加强现场掘进施工管理，确保施工瓦斯安全，大幅度提高掘进月度单进水平。

三、应用实例

3.1工作面简介

12223下顺槽标高-493m～-570.5m，块段内1、3煤合区，3煤平均厚4.5m，1煤平均厚3.0m，层间距1m，处于突出危险区，实测1、3煤综合瓦斯压力1.4～1.82MPa，其中3煤原始瓦斯含量6.53m3/t，1煤原始瓦斯含量5.75m3/t。区域防突措施为：从12223疏水巷施工穿层钻孔预抽，区域效果评价，F203断层以东钻孔间距5m×5m，F203断层以西钻孔间距8m×7m。下顺槽走向长1490m，实测综合残余瓦斯压力0.4MPa，3煤残余瓦斯含量3.9m3/t，1煤残余瓦斯含量3.43m3/t，预抽率为39%，评价合格。工作面掘进期间采用两路2×30KW局扇供风，回风量为920m3/min，回风平均瓦斯浓度为0.12%，绝对涌出量1.1m3/min。

然而，在12223上顺槽3煤上部1米左右煤层发育紊乱，存在软分层，导致工作面在掘进过程中工作面预抽时指标异常，极大地影响了工作面正常掘进，为此，结合现场深入研究，采取了一系列针对性防突措施，确保工作正常掘进。具体如下：

3.2、针对性进行工作面预测，确保工作面预测真实准确。

在巷道掘进时，采用复合指标法进行循环工作面预测，预测孔数6个，3煤布置两排孔进行预测，上下排各布置3个预测孔，其中各有1个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其它两个钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，控制巷道轮廓线2～4m处，孔深8～10m，为了确保预测预报的准确性，钻孔必须布置在软分层中，预测指标为qmax、Smax，其突出危险临界值分别为q=5L/min、Smax=6Kg/m。若巷道因断层影响造成工作面煤厚≤3m时，3煤布置一排孔，预测孔数3个，其中有1个钻孔位于掘进巷道断面中部施工，并平行于掘进方向，其它两个钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，控制巷道轮廓线2～4m处，孔深8～10m。

图1工作面上、下排预测钻孔布置图

钻孔每钻进1m收集并测定该1m段全部钻屑量，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。其突出危险临界值分别为q=5L/min、Smax=6Kg/m。测定结束后及时填写在防突预测牌板填写数据，现场悬挂防突基点、迎头悬挂允许进尺牌板并用红漆标注防突测点，相关报表及时签字留存。

如果实测得到的q、Smax的测定值均小于临界值，且预测打钻时未发现喷孔和夹钻等其他突出预兆，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面，在采取安全防护措施后，保留2m预测孔超前距后方可掘进作业。当预测指标q≥5L/min或Smax≥6kg/m时，或出现顶钻、喷孔等突出预兆时，立即停止掘进并执行局部综合防突措施，待局部措施效检合格后方可恢复掘进。

3.3、加强底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采管理，确保区域措施钻孔抽采最大化。

12223下顺槽采取底板穿层钻孔预抽区域性瓦斯治理措施，穿层钻孔在疏水巷施工，按5m×5m网格布置，覆盖下顺槽掘进巷道上侧15m、下侧15m范围内的1、3煤煤体。如图2所示

然而为了确保抽采最大化，及抽采钻孔防火问题，严格对照掘进迎头施工位置，滞后两组钻孔进行抽采，而将滞后两组以后失效的钻孔甩掉并进行有效封堵，避免抽采负压浪费，有效确保其他有效钻孔高负压进行抽采。

3.3、针对性施工工作面抽采措施孔，提高钻孔质量和效率。

在工作面采取巷帮钻场加迎头钻孔边抽边掘的施工方式时，传统的施工方式只是在巷道两边施工对帮抽采钻场后，再施工迎头抽采钻孔，且往往不会进行点位定向，钻孔施工质量和掘进施工效率低。根据现场实际情况，我们改进了传统边抽边掘的施工工艺，采取一系列措施提高钻场钻孔的施工质量和效率，降低钻孔施工影响时间，提高巷道掘进施工进度。

3.3.1优化钻场钻孔设计

采用迈步式钻场，即前后钻场相隔9米，具体如图3所示，这样确保第一个钻场施工后，施工9米巷道及钻场时，第一个钻场钻孔也同时施工，实现平行施工，有效节约8小班钻孔施工时间，有效地增加掘进月度掘进单进20米。

同时所有钻孔必须设计在距离巷道顶部0.8以内，确保所有钻孔能有效地布置在软分层中，确保抽采最大化。

3.3.2加强现场钻孔施工管理

由于软分层位于巷道顶部1米范围内，为了确保所有钻孔都能施工到软分层内，在巷道内施工1.5米高，5米长钻孔施工平台，确保钻场及巷道迎头施工高度在2米左右，同时将钻机马达旋转90度安装，防止马达手轮碰到巷顶而降低钻孔开孔高度。

同时在施工过程中，采用压风排渣，确保干燥煤渣顺畅排出。经常提动钻杆，加速排渣，起钻时，带风起钻，确保钻孔畅通，并在最短的时间内对钻孔全程下套管护孔，最后做到“打一、封一、合一”，确保最大限度进行抽采。

3.3.3及时进行钻孔反演及钻孔测斜，确保钻孔施工达到设计要求

以前，在所有钻孔施工结束后，才进行钻孔反演工作，这样严重滞后于钻孔施工，甚至有时钻机已经挪移至别的钻场后，再挪移回来进行补孔，这样增加钻孔施工强度，降低钻机台效，鉴于此，为了使实际施工的钻孔符合设计要求，并且减少钻机挪移距离，降低钻孔施工强度，在钻孔验收结束后24小时内，必须进行钻孔反演，通过钻孔见煤止煤点的位置来确定是否符合要求，如差别较大时，及时对钻孔进行测斜，根据钻孔测斜及反演结果，有针对性进行增补钻孔，确保钻孔施工达到设计要求。

此外，通过措施孔的施工，能够准确地控制巷道前方地质情况，为后期掘进施工提高准确的地质资料。

3.4、加强现场掘进施工管理，确保施工瓦斯安全。

迎头切割时，严格执行“一刀一排”切割方式，先切割巷道高帮再切割低帮。每次切割进刀最大不得超过400mm。巷道高帮滞后迎头不得超过1排，且每次切割前必须施工高帮肩窝眼处锚杆并挂好金属网，以超前护帮。

迎头采用台阶法方式施工时，每次切割期间，先切割巷道上半部分，底部先预留一部分（800mm-1000mm），防止迎脸超前片帮。顶板支护齐全进行下一茬作业时，对上一排预留部分进行切割，如此进行循环施工。

四、安全评价

1、确保巷道施工瓦斯安全。通过采取上述一系列安全技术措施，有效地治理了3煤软分层瓦斯问题，防治因软分层造成迎头复合指标法预测指标超限，回风流瓦斯浓度也保持在0.2%以下，

2、有效地提高了巷道施工月度单进施工，潘二矿A组煤首采面11223工作面上下顺槽采取传统的巷帮钻场边抽边掘施工方式，月度巷道单进60米，而由于改进施工方式，12223下顺槽月度单进进尺150米，提高了2.5倍。

五、结论

通过针对性工作面预测预报、区域措施钻孔抽采、工作面局部措施钻孔施工及掘进施工管理等各个环节，形成了突出煤层软分层掘进防突关键技术，大幅度提高了12223工作面下顺槽月度单进水平，为下一步A组煤的工作面安全回采提供积累了宝贵经验。

作者简介：

曾春贵（1985-），男，江西抚州人，2007年黑龙江科技大学毕业，现于淮南矿业集团从事瓦斯防治工作