突出矿井深水平防突技术

1概况

谢一矿于1949年建井，1952年投产，初期设计生产能力为30万t/a，经过几次改扩建，现生产能力为200万t/a。矿井为斜井联络石门开拓布置方式，走向长壁采煤，可采煤层13层，煤层平均倾角23°，走向长度约3100m。矿井共分5个水平和8个采区。矿井生产水平为-720m，开拓准备水平为-780m。随着矿井开采水平的不断延深，瓦斯涌出量逐年增加，突出危险性也越来越大，2002年矿井绝对瓦斯涌出量达80m³/min，属于“高突”矿井，其中B₄、B₉、B_11b、C₁₃为突出煤层；但突出危险性不仅存在于突出煤层，非突出煤层也存在突出危险，例如-780 mB₆、-780 mB₈、-720 mC₁₅、等，表现为低K₁值（0.08～0.3mL/g·min^1/2、高钻屑量（7～10kg/m）。

2问题的提出

-780m中央石门是开拓准备新水平的关键巷道，计划于2001年一季度揭开B_11a、B_11b煤层，但在施工抽放钻孔过程中，遇到钻孔见煤就发生喷孔现象，单孔喷出的煤量在2t左右，瓦斯量在20～30m³/min，安全威胁大，钻孔被迫停止痛施工。

5121B_9b工作面是计划2003年10月份投产的开采保护层工作面，风巷标高-780m，风巷标高-720m，机巷和风巷各安排一个掘进队进行施工，施工过程中严格执行“四位一体”综合防突措施。今年9月中旬，在二期机巷施工到150m时，发生工作面排放钻孔喷孔现象，造成工作面瓦斯瞬间达到4%，回风瓦斯浓主度也在1%左右。采取打钻卸压措施，但钻孔施工到6m深时随即就发生喷孔，瓦斯量在6～10m³,工作面和回风瓦斯均超限；在被迫停了两个班以后，再次施工钻孔时又发生喷孔，前后共发生了4次。为安全起见，决定停头封闭，采取其它安全技术措施。

3防突技术

煤与瓦斯突出是在应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然喷出到采掘空间。要防止煤与瓦斯突出，必须要采取有效措施来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力，减少瓦斯涌出量，为此我们采取了多种方法来降低煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力，减少煤层瓦斯涌出量，以确保掘进工作面安全施工。

3.1穿层钻孔超前掩护

利用-780mB_10b底板岩石巷道，反向向B_9b煤层打穿层钻孔，钻孔均穿过B_9b煤层顶板，终孔间距5m，每终一个钻孔即时封孔并采取移动抽排泵进行抽放，钻孔控制范围为-780mB_9b机巷停头位置沿走向方向超前。2003年9月26日至10月3日，从-780mB_10b底板巷向B_9b煤层共施工了10个穿层钻孔，单孔长70m，超前掩护了B_9b掘进面50m。10月7日中班-720mB_9b机巷排放瓦斯恢复施工，10月8日夜班掘进面开始打超前钻孔，到11日早班共施工18个，其中3个达30m以上，施工过程中既未发生喷孔、也未发生夹钻、吸钻等现象，经校检合格后正常进尺，月进尺60m。

3.2 边抽边钻

针对在石门揭煤工作面施工抽放孔过程中出现见煤喷孔、夹钻等异常情况，采取了边钻边抽、抽钻结合的措施：首先将两个测压孔和已经施工但未到位的抽放钻孔，用黄泥木塞进行临时封孔并抽放，每施工1个钻孔，在其见煤前就停止钻进，用黄泥木塞临时封孔并抽放，然后再施工下一个钻孔。到11月3日，共施工了抽放钻孔35个，均见煤就停，并全部进行抽放，到11月底共抽放瓦斯1.57万m³，钻孔卸压范围内的瓦斯涌出量和瓦斯压力均大大降低。然后逐个停止抽放，继续施工直到穿过B_11b煤层进入顶板，再用聚胺脂进行永久封孔，高负压抽放。采用此种方法以后，在煤钻施工过程中均未发生喷孔现象，抽放钻孔得以安全施工。

3.3 边抽边掘

为了进一步拦截掘进工作面前方的瓦斯，确保掘进过程中不受瓦斯的制约，我们在巷道两帮各施工一个钻场，在钻场内施工长距离顺层孔或穿层孔，钻孔控制到巷道轮廊线外2～4m范围内，然后合茬抽放，以确保掘进期间工作面抽放工作永不间断。

3.4 水力扩孔

水力扩孔是利用高压水射流切割钻孔两侧煤体，形成大致沿煤层扩张的空洞与裂缝，增加煤体的暴露面，提高煤层的透气系数。在重庆煤科院的指导下，我们对-780m中央石门B_11b抽放钻孔中5个水平孔和5个21°～52°的仰角孔，分别进行了水力扩孔，分别进行了水力扩孔，水压达到8MPa，冲出的煤量约65t，有效地提高了煤层透气系数，百米瓦斯涌出量由水力扩孔前的0.01m³/min增加到水力扩孔后的0.047m³/min，提高了瓦斯抽放效果。

4效果

（1）采取穿层钻孔超前掩护以后，-780m B_9b机巷在掘进过程中，从未发生过喷孔现象，预测指标为：K₁值在0.08～0.2（mL/g·min^1/2）,钻屑量基本在4～5kg/m，很快超过7kg/m，工作面瓦斯浓度也稳定在0.1～0.2%，掘进月进尺达60m以上，确保了安全施工。

（2）-780m中央石门在采取边钻边抽等方法以后，未发生钻孔见煤喷孔现象，确保了揭煤工作面抽放钻孔的顺利施工。揭煤之前采用了钻屑指标法对防治突出措施进行了检验，经校检合格，并于2001年3月22日开始，对该石门实施震动放炮揭制煤，到4月17日，安全揭开了B_11a、B_11b煤层。其间未发生一起动力现象，炮后瓦斯浓度也未超过1.0%。