石门揭煤技术在高突煤层中的应用实践

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　　摘 要：为了解决梨树煤矿三区绞车硐室回风道工作面石门揭煤技术问题，龙煤矿山建设有限公司建井处对此新采区巷道施工。此次揭煤公司严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，执行双“四位一体”的综合防突措施，结合梨树煤矿以往揭煤工作经验，采取施工穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯方法，对抽放钻孔进行了合理布置，取得了良好效果，保证了安全顺利揭煤。
　　关键词：高突煤层 石门揭煤 穿层钻孔
　　中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0032-02
　　石门揭煤过程中极易引发煤与瓦斯突出事故，随着开采深度的增加突出危险性也加剧[1-2]。石门揭煤过程中，工作面前方煤层原应力状态发生突然变化，使得煤、岩层的原弹性性能以及其内部赋存的大量瓦斯能量急剧释放而发生突出。由于石门揭煤其施工工艺的特殊性，因此巷道掘进必须严格执行“逢掘必探”规定。探测工作要坚持物探先行，钻探验证和物探、鉆探相结合的原则。超前钻孔设计要根据地质资料、工作面实际情况和物探情况确定。超前钻孔个数和参数确定，要能准确探明工作面前方、侧帮及顶、底板地质构造、老空积水、构造导水、煤岩动力现象，确保安全生产。因此，研究突出煤层石门揭煤防突技术意义重大。
　　1 工程概况
　　根据本掘进工作面及超前钻地质资料，区域内煤层发育稳定，无分叉和尖灭现象，煤层平均厚度2.8m，煤层上部夹砂质页岩，属简单结构煤层，煤层伪顶为页岩，直接顶和老顶为粗砂岩和细砂岩，底板为中砂岩。该工作面西部有一正断层。三区绞车硐室回风道为梨树煤矿开拓工程，工程量176m，倾角36°，3#点前15m处将揭穿煤层。
　　2 石门揭煤区域煤层瓦斯治理措施
　　2.1 穿层钻孔预抽区域防突措施
　　石门揭煤区域内煤层瓦斯压力P为2.3MPa，瓦斯含量W为10.5m?/t。严格落实区域防突措施先行，局部综合防突措施补充的原则，在巷道掘进至煤层最小法线距离7m时，采取穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施。在工作面布置49个抽放钻孔，终孔间距4.5m，孔径?75mm，孔深11～38m，控制巷道轮廓线外12m。钻孔施工完毕立即连接抽放管路进行抽放。
　　2.2 区域防突措施效果检验
　　采用直接测定残余瓦斯压力和含量的方法对揭煤区域防突措施进行效果检验。在该区域布置5个检验点，经检验瓦斯压力最大值0.252MP小于0.74MP，瓦斯含量最大值2.667m?/t小于8m?/t，且未发现喷孔、夹钻等突出预兆判定该区域为无突出危险性区域。
　　2.3 区域验证
　　在工作面距揭煤点最小法向距离5m时，进行第一次验证，在工作面布置4个验证钻孔，测定瓦斯解吸指标△h2。每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑。当揭煤工作面验证为无突出危险工作面时，且未发现喷孔、夹钻等突出预兆，在采取安全防护措施的条件下，采用1.0m小循环掘进至工作面距离煤层最小法线距离1.5m处，进行最后一次验证。验证结果为△h2为40～100Pa小于200Pa，以上验证孔在打钻过程中未出喷孔、顶钻、夹钻等异常现象。
　　3 经验总结
　　3.1 施工防突措施钻孔
　　由掘进技术员按照编制的防突设计规定，现场给定每一个钻孔的夹角和方位。当煤层局部发生变化时要及时更改设计调整钻孔参数。
　　每一个钻孔必须穿过预揭煤层0.5m，如果钻孔开孔与预揭煤层之前有薄煤层，当钻孔与这一薄煤层斜交或趋于平行时会在煤层中穿过很长一段距离，此时如果盲目下判断，就会误认为此薄煤层就是预揭煤层，而没有穿过预揭煤层。为了防止这一现象发生，打钻时要认真进行现场写实，对比钻孔实际见煤点位置、过煤长度与设计是否符合。
　　3.2 钻孔抽放
　　打完钻孔后抽放效果的好坏，管路的安设、钻孔的封堵、封堵管与集风器连接等是非常关键的。其工作程序：安装抽放管路到工作面，钻孔成孔后孔内下封堵管，封堵管与集风器连接。
　　抽放期间要经常放水（封堵效果的好坏、管路连接的气密性、是否能及时放出管内积水、每个孔负压大小等都影响抽放效果）。
　　3.3 效果检验
　　所有的抽放钻孔施工完毕，经抽放后效果符合设计要求，要按照设计和矿方要求，打检验钻孔。检验煤层抽放后W值和P值是否符合防突规定要求，检验要以矿方检测数据为准。
　　3.4 区域验证合格后揭煤
　　分别在距煤层最小法距5m、1.5m处做区域验证，指标不合格执行局部防突措施，直至验证指标合格在安全防护下揭煤。注意：防止发生工作面半揭露或没揭露煤层的现象，导致安全保护岩柱非常薄。有两点需要注意：
　　（1）揭煤前刷面工作：石门揭煤要求全断面一次放炮揭煤，工作面在距煤层法距1.5m处进行刷面。保证工作面每一个点距离煤层都为1.5m，揭煤放炮后，揭露煤厚不小于300mm。
　　（2）揭煤前装药、连线工作。
　　①装药：严格执行正向装药，使用水泡泥，保证封泥长度；
　　②放炮连线：正确布置炮眼，母线尽量减少接头，使用大功率放炮器。
　　3.5 施工组织管理施工单位对防突工作组织管理
　　施工单位各专业领导、业务部门要重视防突工作，做好防突工作各环节协调。主要有以下几个方面。
　　（1）在钻机配备上确保到位；
　　（2）在组织配件及维修上（不分白班和晚班），绝不影响打钻；
　　（3）钻机及配件运到工作面由运输段全程组织，确保运输顺畅；
　　（4）工作面挪钻机由掘进队负责，与打钻队人员密切配合；
　　（5）打钻队人员不足时，及时配备人员打钻。
　　3.6 层位钻现场管理
　　（1）技术人员分班现场跟班写实，确保打钻时岩层发生变化、见煤、卡钻顶钻，喷孔等情况，能够认真准确填写。
　　（2）瓦检员认真检查钻孔、钻场、工作面、回风流瓦斯变化情况。
　　（3）值班主任对打钻作业安全、质量进行监督检查。
　　3.7 及时汇报研究
　　每施工完一个钻孔，工程技术人员与单位相关领导一起进行分析，研究煤层可能存在的不确定因素，再进行下一步的工作安排。当有异常情况时，及时通知矿方人员一起进行分析。
　　4 结语
　　此次揭煤严格控制抽放钻孔间距，钻孔布置合理，预抽效果好，安全地揭露了煤层。保证了新采区工程按设计施工，保证了接续工作，同时也为建井处揭露高突煤层积累了丰富的经验和施工技术，该工作面防治煤与瓦斯突出治理的方法及效果对其他石门揭煤工作面在今后的防突工作中，具有指导及借鉴意义。在高突矿井新采区内施工开拓巷道，一定要加强对地质资料的分析和打超前钻管理，通过地质资料与超前钻成果的结合，能更加准确地掌握好前方煤层产状与煤层中瓦斯指标情况。进行石门揭煤作业要严格执行好双“四位一体”防突措施，严格控制好巷道与煤层法距，每一步骤缺一不可，在揭煤过程中，要求各项工序做到一丝不苟，而且在实际施工中必须严格按防突设计施工，必须要有统一的组织管理安排和措施，才能保证顺利安全揭煤。
　　参考文献
　　[1] 黄旭超，王正帅，陈建杰，等.煤层群联合压裂增透石门快速揭煤技术研究与应用[J].煤炭科学技术，2018，46（6）：52-56.
　　[2] 王海涛.突出煤层石门揭煤工艺优化技术研究及应用[J].煤炭工程，2018，50（4）：22-24.
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