导硐法石门揭煤技术揭露突出煤层的实践

【摘 要】-655m水平轨道石门位于中央30采区下部-655水平大巷内，通过中央回风暗斜井和-655大巷与故县深部进风立井形成矿井的主要系统，-655m水平轨道石门是连接矿井深部进风立井与矿井三水平的主要巷道。向前施工即将揭露二1煤层，经研究决定采用导硐法石门揭煤技术 ，即预留最小厚度岩柱 ，在巷旁抽放截流、巷内大直径钻孔交叉抽放 ，然后采用短导硐震动放炮揭开煤层。实践证明 ，该揭煤工艺防突效果显著 ，施工安全、快速 ，取得了显著的经济效益。

【关键词】导硐；揭煤；技术；实践

1.概况

石门揭煤防突措施方面曾在国内外先后采用过水力冲孔、金属骨架、扩孔钻具卸煤和抽排瓦斯等技术措施 ，起到了一定的防突作用 ，但这些措施或工艺复杂 ，或揭煤工期过长。因此 ，专家在石门揭煤方面进行了技术革新，提出了导硐法揭煤的技术理论，经实践论证效果显著，安全、经济效益突出。鹤煤八矿-655m水平轨道石门是连接矿井深部进风立井与矿井三水平的主要巷道，从四拐点开始向前掘进将揭露二1煤层底板，根据该矿区煤层特点及瓦斯水文地质特点，施工中选用了导硐法石门揭煤技术，安全揭开了煤层，取得了显著的安全和经济效益。

2. -655水平大巷瓦斯、水文地质条件

-655m水平大巷石门位于中央30采区下部，上部为未开采的3005工作面，下部为未开采的3007工作面，南边是F58-1断层，北边是尚未开采的3205工作面。

地质构造情况：掘进工作面内地质构造复杂，在掘进工作面内有F58-1断层（H=17 m∠43°）和30F4断层（H=11m ∠86°）。

煤层赋存：走向NE，倾向SE，平均倾角34°，平均煤厚3m，煤厚在断层带不稳定，煤层结构简单，无夹石层。

煤层顶底板：煤层顶板直接顶为砂质泥岩，厚度为9.5m，深灰色，具有滑面，含菱铁质，裂隙充填钙质薄膜，局部含砂质高。老顶为中粒砂岩，厚度3.3 m，灰色，以石英长石为主。煤层底板直接底为泥岩，厚度4 m，黑色，致密，少许黄铁矿。老底为细粒砂岩，厚度2.7m，灰色，以石英长石为主。 标志层：煤层底板下48m为八层灰岩，厚2.4m，灰白色，含动物化石，裂隙充填方解石脉。煤层底板下93m为二层灰岩，厚7.8m，灰白色，含动物化石，裂隙充填方解石脉，具不平状断口。煤层底板下131m为奥陶纪灰岩，灰色及深灰色，含铝土，含动物化石，裂隙充填方解石脉，角砾状。

掘进工作面充水因素：掘进工作面主要含水层为八层灰岩含水层，该含水层厚度2.4m，石灰岩中可溶性成份含量高，有利于岩溶裂隙发育。该含水层为二1煤层底板直接充水含水层，对掘进有较大影响。掘进前需对上部含水层进行疏放。根据回风暗斜井上段已掘进的情况，估计掘进工作面正常涌水量0.5～1 m3/h，最大涌水量2 m3/h。

2012年9月26日河南理工大学在石门四拐点向前10m位置进行了瓦斯含量测定，测定的原始瓦斯含量为12.84m3/t。

3.揭煤方案制定及实施

-655水平大巷石门掘进期间严格控制煤层层位和岩柱厚度，地测科按照《防治煤与瓦斯突出规定》在石门距煤层底板垂距10m及7m位置前做好了钻探和预报工作，施工单位在垂距5m及2m掘进做好探掘工作，准确确定岩柱厚度和煤层层位位置，以确保石门距煤层底板垂距符合防突规定要求。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距10m时，在-655水平大巷石门正前布置了3个钻孔，探明煤层赋存情况，根据煤层赋存情况，制定了-655水平大巷石门揭煤方案。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距10m时，进行了瓦斯含量测定，测定的原始瓦斯含量为12.84m3/t。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距7m时，两侧分别掘进了钻场（耳巷），采取了穿层钻孔预抽石门瓦斯区域防突措施，进行瓦斯抽放。根据设计，在两个钻场和正前共设计64个抽放孔，控制巷道轮廓线上下各12m，左右各15m。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距7m时，在巷道中部设计了5个直径94mm的钻孔，五花眼布置，开孔间距0.5m，孔深45m，打透后再用直径150mm钻头扩孔，钻孔扩好后穿入直径100mm的聚乙烯管，防止塌孔，钻孔位置、数量及角度见附图6。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距7m时，采取区域防突措施预抽煤层瓦斯后，进行区域防突措施效果检验，区域防突措施效果检验指标采用残余瓦斯含量。

由于-655水平大巷石门受30F4断层的影响，围岩较软，掘进到距煤层底板垂距7m时，从对头（新副井）对断层进行加固，加固控制区域为巷道轮廓线两帮均为8m，上部8m，下部10m，设计钻孔20个，孔径74mm，钻孔终孔位置至少穿过煤层顶板0.5m。

-655水平大巷石门掘进到距煤层底板垂距5m时，再向前掘进首先进行突出危险性区域验证。在石门正前布置4个验证孔，验证无突出危险时，采用2.8×2.8m的小断面掘进，允许掘进到距煤层底板垂距2.0m位置。验证有突出危险时，在石门正前采取打排放孔措施，排放孔布置48个，孔径74mm或94mm，钻孔控制巷道轮廓线外上5m，下3m，左右各5m，，然后，进行效果检验，效检孔布置5个，孔径42mm。

-655水平大巷石门小断面掘进到距煤层垂距2.0m位置，停止掘进，加固石门上部煤体钻孔，在原断面巷道内及小断面导硐巷道内采用金属骨架-注入固化材料（固克）加固巷道上部煤体，预防煤体冒落和突出，沿煤层倾角小断面导硐掘进。向前小断面导硐掘进期间，放炮时必须使用防突档栏。

-655水平大巷石门小断面导硐施工完成后，采取远距离爆破一次揭露煤层。若未能一次揭露煤层时，再次打眼、装药、放炮时，必须对石门加强支护，采取安全措施，减少装药量继续执行远距离爆破，直至全部揭露煤层。

揭煤过程中，如发现煤层产状发生突变必须立即停掘，报矿调度室、开拓科、地测科、防突科及有关领导，到现场勘查采取措施后方可掘进。

-655水平大巷石门距煤层底板垂距5m及2m位置向前掘进时，地测科必须掌握石门揭煤掘进情况，以确保石门距煤层底板垂距符合设计和预报要求，避免巷道位置、方向和煤层赋存情况发生变化，造成误揭煤。

4.揭煤工序

距煤层底板垂距10m时打前探钻孔探明煤层赋存情况→距煤层底板垂距7m时掘进两侧钻场（耳巷）、采取区域防突措施、进行区域效果检验、断层加固→距煤层底板垂距5m时进行突出危险性区域验证、小断面掘进→距煤层底板垂距2m时进行突出危险性区域验证、金属骨架—固化煤层顶板、小断面导硐掘进→距煤层底板垂距2m时远距离爆破揭穿煤层→清理、支护→煤门掘进→完成揭煤工作。

5.小断面导硐施工要求

-655水平大巷石门掘进至距煤层底板垂距5m位置再向前掘进，采用2.8m×2.8m的U型锚喷支护进行小断面掘进，掘进至距煤层底板垂距2m位置停止掘进，之后，再沿煤层倾角进行小断面导硐掘进。

小断面掘进和导硐掘进期间，严格执行 “先探后掘、边探边掘”的原则，确保石门巷道顶板距煤层底板垂距不得小于2m，以防止误揭煤。

-655水平大巷石门小断面掘进时，为防止石门小断面掘进误揭煤层，每班掘进前从距煤层底板垂距5m开始到穿过煤层进入煤层顶板2m掘进时，在石门正前顶部垂直于煤层底板布置一个钻孔、正前（与掘进方向一致布置一个钻孔）和两侧打4个超前钻孔，其超前距不得小于2m。

6.顺利揭煤

-655水平大巷石门揭煤放炮安排在八点班与四点班交接班时进行，揭煤前，中央、北翼和南翼地区所有施工地点停止一切工作，切断电源，将人员全部撤至全负压巷道新鲜风流以外安全地点。

60min后，救护队进入检查，回风瓦斯浓度符合规定，确认无危险，经检查掘进头瓦斯浓度最高0.24%，目前0.16%，符合规定。井下现场指挥部领导小组成员和安检员、瓦检员、放炮员、跟班队长检查放炮地点通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架、拒爆、残爆等情况，经检查，揭露煤层断面6m2左右，支架完好，顶板较好，无冒顶危险。此次揭煤安全顺利，效果良好，经济效益、安全效益显著。

作者简介：

张志伟，男，本科学历，职称：助理工程师，单位：鹤煤集团调度室。