新兴煤矿三水平主运石门防突措施的现场应用

柴宏毅，秦 涛，冯俊杰，刘永立

新兴煤矿三水平主运石门防突措施的现场应用

柴宏毅1，秦 涛2，冯俊杰1，刘永立2

（1.龙煤集团七台河分公司，黑龙江 七台河 154600；2.黑龙江科技学院资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150027）

针对石门揭煤过程中发生突出的严重破坏性，结合新兴煤矿矿井实际生产以及煤与瓦斯突出情况，介绍了新兴煤矿三水平主运石门，揭露90、91层煤实施的防突措施及效果检验。结果表明：经过有效的区域防突预抽措施和局部防突措施，三水平主运石门揭煤工作面预抽效果达标，同时证明了90、91层透气性特别好，较容易抽放。

石门揭煤；防突措施；应用；效果检验

对于煤矿井下工程来说，石门揭煤是常见的施工，在岩石巷道施工中经常会遇到揭煤。由于揭煤时发生煤与瓦斯突出比其它类型的突出破坏性更大，损失严重，甚至造成人员伤亡事故，而特大型突出中绝大多数是在石门揭煤时发生的［1，2］。所以，准确把握石门揭煤的突出危险性，正确采用突出危险性的测定方法，以及时制定合适的石门揭煤防突措施和后期应用效果分析工作，可以避免或减少失误所造成的损失［3］，对促进突出矿井的安全生产、提高矿井的经济效益都具有重要意义。

1 矿井概况

新兴煤矿始建于1958年，位于七台河矿区西部，距七煤公司约12 km，井田隶属于勃利煤田，走向宽7.5 km，倾斜长6.5 km，面积43 km2。井田内可采和局部可采煤层经补充勘探和生产核实共26层，目前未开采完的可采及局部可采煤层18层，多为薄煤层，煤层平均厚度0.95 m，平均倾角29°。1997—2000年进行了通风系统改造，建成投用了立风井，实现了矿井全面集中生产。2008年核定生产能力160万t／年，2010年实际生产原煤154.6万t，2011年计划原煤产量159万t。2010年末剩余可采量3 434.5万t，截止2011年5月份，剩余服务年限20年。

1.1 开拓方式

矿井开拓方式为立斜井多水平石门分区式开拓。井田按标高划分为三个水平，一水平标高－25.0 m，现为回风水平；二水平标高－300.0 m，为生产水平；三水平标高－600.0 m，现正在进行开拓。现有4个生产采区，共有6组采煤和27组掘进，6组采煤中有1组综采工作面、4组高档普采工作面、1组炮采工作面。27组掘进面均为炮掘，其中有13组开拓巷道、12组准备巷道、2组回采巷道。

1.2 通风概况

新兴煤矿采用混合式通风，通风方法为抽出式。全矿有3个入风井筒，分别是副立井、主斜井、副斜井；有3个回风井筒，分别是南风井、东风井和西风井，每个回风井筒都装有2台主扇，1台运转，1台备用。矿井总入风24 900 m3／min，总回风25 800 m3／min，每个回风井筒都装有2台主扇，1台运转，1台备用。

1.3 煤与瓦斯突出概况

新兴矿是煤与瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量20 m3／t，绝对瓦斯涌出量50.3 m3／min。新兴矿最早在1992年12月二采区47层发生了2次煤与瓦斯突出，从1992年至今，47、48、68层3个煤层共发生过7次煤与瓦斯动力现象，全部发生在掘进工作面，均为炮后诱导。1993年二采区47层被抚顺煤研所鉴定为突出煤层，新兴矿被鉴定为突出矿井；48层和68层在2011年2月16日经煤炭科学研究总院沈阳研究院鉴定，也被鉴定为突出煤层。

新兴煤矿2012年矿井瓦斯鉴定为突出矿井，相对涌出量20.8 m3／t，绝对涌出量50.3 m3／min。

1.4 抽放概况

新兴煤矿瓦斯抽放区于2004年成立，地面建有永久抽放泵站1处，井下三采区和八采区及西六采区分别装备2台移动抽放系统。

新兴煤矿2005年6月建立地面集中抽放泵站，同年10月正式投入运转，泵站装备2台武汉特种泵厂出产的2BEF6002型水环式真空泵（额定流量260 m3／min，电机功率315 kW，极限真空－80 kPa）。计量装置采用重庆梅安森生产的涡节流量计配合液晶显示柜，形象、直观地反映出各种抽放数据并实现了监测数据上传，为计量更加准确，同时装备了孔板流量计。抽放管网布置在五、六采区，抽放3组采煤，5组掘进，抽放主管路选用d377镀锌螺旋管，分支管路选用159～273 mm镀锌螺旋管，地面集中抽放系统抽放浓度5%～12%，流量110～125 m3／min。同时矿井还在三采区、八采区及西六采区分别设有2台移动抽放系统抽放泵（型号：ZWY85／160型，额定流量85 m3／min，电机功率160 kW，极限真空度－60 kPa）。抽放管网分别布置在三采区、八采区和西六采区，抽放主管路统一使用d273镀锌螺旋管，分支管路使用d219聚乙烯抽放管路，移动抽放泵站浓度8%～12%，流量40～45 m3／min。

2 区域防突措施

10002队施工主运巷（至2号新立井），工程为三水平－600标高开拓工程，断面尺寸：5.2 m×4.55 m，断面积：21.46 m2，工程全长：1 900 m，预计巷道已揭露65、66、67、68、74、75、76、79、84、85、87、90、91、94、95、96、97、98、99、100等煤层。而84、85、87、90、91、94、95、96、97、98、99、100为新建所属煤层，其中有部分煤层厚度小于0.3 m，只有87、90、91、94等煤层厚度大于0.3 m。均为底板揭煤。三水平主运石门共计揭露煤层20余层，执行区域防突措施煤层为65、68、87、90、91、94五层。举例说明90、91层防突措施。

三水平主运石门施工过程中，该矿根据地质资料及前探钻孔探明前方煤层、瓦斯、地质构造等情况。坚持先探后掘，在巷道两帮施工3个前探钻孔，防止钻孔跑偏，钻孔平均长度在200 m左右，超前距大于50 m［4］。在揭露90、91前，在巷道左帮施工5个前探钻孔，在施工过程中，发现90、91层煤瓦斯压力大、喷孔严重，3个前探钻孔均为穿透91层。施工完毕前探钻孔，立即连接进行瓦斯抽放，在巷道右帮接着施工前探钻孔3个，测压钻孔2个。测压钻孔终孔位置分别布置在巷道揭煤位置10 m和40 m处，测定90、91层原始压力为4 MPa。

当工作面距煤层法线8 m时，在工作面补充瓦斯预抽钻孔88个，终孔间距在4 m，控制范围为巷道揭煤处上、下、左、右各12 m。由于90、91层瓦斯含量大、压力大，在工作面施工超前抽放钻孔十分困难，打钻时钻孔很难穿透煤层，孔内浓度达到100%且部分钻孔发生喷孔。连接抽放后，初期浓度较高，然后缓慢下降至稳定，其中左部40个钻孔初期在30%～60%，12日后钻孔浓度稳定在10%～40%；支管浓度12%，右部40个钻孔初期在50%～90%，稳定后浓度在20%～50%，支管浓度24%。进行瓦斯预抽28天后，观察瓦斯压力分别降至0.7 MPa和2.5 MPa。即预抽钻孔控制范围内的瓦斯压力降至0.7 MPa。90、91层煤层透气性较好，残存瓦斯含量为90层1.7 m3／t、91层为4.7 m3／t。

3 局部防突措施

工作面前进至距煤层法线5 m时，进行工作面预测：90层瓦斯涌出初速度q为0，坚固性系数f为0.54，煤钻屑解析指标h2和K1均为0，最大钻屑量S为1.2 kg／m；91层瓦斯涌出初速度q为1.2 L／min，坚固性系数f为0.6，煤钻屑解析指标h2和K1均为0，最大钻屑量S为1 kg／m；各项指标都未超过临界值，见表1。

表1 工作面局部预测预报指标

工作面继续前进至距煤层法线1.5m时，最后验证各项指标也未超过临界值，见表2，在安全防护齐全的条件下成功揭露煤层。

表2 工作面最后验证指标

4 结 论

1）实测结果表明，经过瓦斯预抽三水平主运石门揭煤工作面，90、91煤层最大残余瓦斯含量为4.7 m3／t，最大残余瓦斯压力为0.7 MPa。三水平主运石门揭煤工作面预抽效果达标，同时证明了90、91层透气性良好，较容易抽放。

2）2011年1月，三水平主运石门距离煤层法线5 m时进行局部工作面预测预报时，90煤层各项指标都未超过临界值。证明区域防突措施如果执行到位，局部防突措施完全可以作为补充措施。

［1］ 汪有清.底抽巷上向穿层钻孔抽采远程卸压瓦斯技术研究［D］.合肥：安徽理工大学，2006.

［2］ 国家安全生产监督管理局.煤矿安全规程［M］.北京：煤炭工业出版社，2012：82－85.

［3］ 钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2003：134－146.

［4］ 何 杰，方新秋，许 伟.深井高应力破碎区巷道破坏机理及控制研究［J］.采矿与安全工程学报，2008，25（4）：494－498.

Field App lication of Gas Outburst Prevention Measure in Third Mining Level Main Haulage Crosscut of Xinxing Coal Mine

Chai Hong－yi，Qin Tao，Feng Jun－jie，Liu Yong－li

In connection with the serious destruction ofwhich outburst risk will happen during the process of uncovering coal in a rock cross－cut，combined with the actual production and the gas outburst situation in Xinxing coal mine，introduces the gas outburst prevention measures and checkout of effect during uncovering 90，91 layer coal in main haulage crosscut of third mining level in Xinxing coalmine.The result shows that through adopting effective regional outburst prevention pre－drainage measures and local outburst prevention measures，pre－drainage effect reaches the standard in the uncovering coal face of thirdmining levelmain haulage crosscut，meanwhile proves the permeability of 90，91 layers is very good and is easier to drainage.

Coal uncovering in a cross－cut；Gas outburst prevention measures；Application；Checkout of effect

TD713

B

1672－0652（2013）04－0041－03

2012－01－03

柴宏毅（1956—），男，吉林舒兰人，2009年毕业于黑龙江科技学院，工程师，主要从事采矿开采工艺、理论和技术研究工作（E－mail）19021313＠qq.com