递进掩护式防突技术研究

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[摘 要]单一低透气突出煤层区域防突治理一直困扰煤矿安全生产，治理措施可选范围小，治理效果达不到抽采达标暂行规定要求。本文通过现场研究实践总结采用递进掩护式防突技术能够有效解决单一煤层防突问题。

[关键词]单一煤层 低透气 递进掩护式 防突技术

中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0006-01

一、前言

单一低透气突出煤层由于受现场条件限制不具备开采保护层条件，只能采取预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。对于采用顺层钻孔预抽煤层瓦斯措施，存在钻孔施工与巷道掘进存在交叉作业，相互影响。而且顺层钻孔成孔困难，塌孔严重，预抽效果不好等弊端；对于施工底板巷道预抽煤层瓦斯措施存在治理瓦斯巷道工程量大，治理工期较长的弊端，且低透气突出煤层瓦斯预抽难度大，效率低下严重制约煤矿安全生产。通过研究开采布局、开采顺序、巷道布局，寻找安全高效防突技术，为单一低透气性煤层防突技术提供有效途径。

二、递进掩护式防突技术作用机理

降低突出煤层瓦斯压力和含量以及改变煤层地应力，是防治煤与瓦斯突出的重要手段之一。在不具备开采保护层的条件下，瓦斯抽采是最有效的防治煤与瓦斯突出的手段，它以减少煤层瓦斯含量、降低煤层瓦斯压力为目的。通过合理、有效抽采瓦斯为矿井安全高效生产创造条件。

利用钻孔抽采煤层瓦斯是区域性和局部防突的主要措施之一，钻孔抽采煤层瓦斯减弱直至消除煤层突出危险的机理在于：煤层抽采钻孔的施工，造成了钻孔周围煤层的局部卸压；通过抽排煤层中的瓦斯，可以使具有突出危险的煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量大幅度降低，使煤体内的瓦斯潜能得到释放并降低；由于瓦斯的排放可以引起煤层的收缩变形，使煤体在一定程度上降低了导致突出发生的主动力和能量。同时，煤体中的瓦斯释放后，煤层透气性增大，煤层应力减小，使得煤体的强度增大，这样就增强了煤体的机械强度和煤体的稳定性，使得发生煤与瓦斯突出的阻力增大。由此，钻孔预抽煤层瓦斯可以从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的能力两个方面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果。

井下预抽煤层瓦斯钻孔有两种布置方式，即穿层钻孔和顺层钻孔。鸡西多数矿井均采用片盘斜井开拓方式及由上向下开采程序，合理利用上片盘采煤下顺槽及下片盘高位水平巷道施工区域预抽钻孔，可以减少巷道工程重复施工，缩短工期。由此总结一套由岩巷向煤巷施工防突钻孔，由已掘进巷道向预掘进巷道施工防突钻孔的递进掩护式防突技术，具体实施步骤如下：（见图1）

三、研究区概况

平岗煤矿2012年经鉴定为突出矿井。矿井绝对涌出量72.7m3/min，相对量为81.1m3/t。下延采区14#右二工作面走向长度840m，倾斜长度 200m，倾角在19～22°，平均21°，煤厚0.50～1.95m，平均煤厚1.7m，采高2.0m，储量约45 万吨。顶板为灰色细砂岩，厚3.5m，表现为直接顶，底板为灰色粉砂。

下延采区14#右一巷煤层瓦斯压力达7.2MPa，煤层瓦斯含量为15.93m3/t。14#煤层软分层厚度为0.1m，煤层透气性系数为0.023，瓦斯放散初速度P为4.2～9.5，坚固性系数f值为0.25～0.45。

同时工程人员在下延采区绞车道14#点前39米处施工测压钻孔过程中，出现严重的喷孔现象，喷孔时间持续五十分钟，喷出煤量约1t。（见图2）

下延采区主采煤层14#煤层，属单一煤层开采，并且采用至上而下的开采程序，上一片盘的下巷留巷作为下一片盘辅助排瓦斯巷。瓦斯治理措施上采取高位水平巷抽采瓦斯。鉴于现场实际条件，综合分析利用右一工作面下巷施工下向顺层钻孔解放预掘进右二工作面上巷巷道两侧轮廓线外15m区域，通过预抽煤层瓦斯达标后掘进右二工作面上巷。然后施工右三工作面高位水平巷，再施工穿层钻孔解放右二工作面下巷区域，抽采达标后掘进右二工作面下巷。右二工作面上、下巷到位后施工顺层钻孔解放工作面开切眼巷道两侧轮廓线外15m区域瓦斯，待抽采达标后再掘进开切眼至工作面形成。工程施工平面示意图如图3所示。（见图4）

四、应用效果

实践表明，通过应用递进掩护式防突技术，综合效果显著，减少大量巷道工程，预抽效果好，缩短工期。同时避免在突出煤层中施工措施钻孔，减少工人作业危险性。煤层瓦斯含量、压力由15.93 m3/t 、7.2Mpa在一个半月抽采时间内降为5.93 m3/t、0.51Mpa。掘进月进尺由原来80米提高到目前200米。

五、结论

（1）采用递进掩护式防突技术为采用片盘斜井开拓方式矿井，单一煤层开采防突治理开辟一条有效途径。

（2）该防突技术的实施，能够充分解放突出区域，为矿井安全、高效开采提供条件。

（3）采用递进掩护式防突技术可以有效利用已有巷道实施防突措施，减少工程量，缩短工期，提高矿井生产效益。

（4）该防突技术适合于倾角15°以上缓倾斜、急倾斜煤层，煤层倾角过小煤层施工下向穿层钻孔比较困难。