揭开煤与瓦斯突出煤层的采煤施工方法

赵云祥

（龙煤集团双鸭山分公司七星煤矿，黑龙江双鸭山155100）

煤和瓦斯突出主要是由地质构造应力及矿山压力、瓦斯含量及瓦斯压力、岩石及煤的物理力学性质等因素相互作用的结果。我国煤和瓦斯突出煤层具有以下特征：一般发生在地质变化较为剧烈、地应力较大的地区，例如褶曲向、背斜的轴部和断层破碎带。煤质松软、干燥且瓦斯含量大、压力高也可能导致突出。开采深度愈大，煤层越厚，倾角越大，突出的次数就越多，强度也越大。煤体受到外力震动、冲击时也可能出现突出。

预防煤和瓦斯突出的措施分为两类，即区域性预防措施和局部预防措施。前者要开采解放层。后者中，突出煤层中的地应力、瓦斯压力均可能出现一系列的变化。地应力降低，岩(煤)层出现移动，煤体及其围岩出现膨胀，孔隙率增加，透气性增高，瓦斯得以排放，瓦斯含量减少，压力降低。这些变化，可能解除煤和瓦斯突出的危险。在解放层的影响范围内进行巷道施工无突出危险。

1 震动爆破

震动爆破是在掘进工作面上多打眼，多装药，全断面一次爆破，揭开煤层，并且利用爆破出现的强烈震动，诱导煤和瓦斯突出，确保作业安全的方法。若震动爆破未能诱导突出，则强大的震动力会使煤体破裂，消除围岩应力和排放瓦斯，以避免突出。

在震动爆破前，要使煤层瓦斯压力不可大于1MPa。若压力超过这个数值时，可采用钻孔排放瓦斯的措施把压力降至1MPa以下，再用震动爆破法揭开煤层。从震动爆破揭开煤层的要求出发，岩柱的厚度越小越好，但要高于规定数值。在急倾斜煤层条件下，巷道底部和顶部岩柱的厚度基本相等，比较容易实现一次破除岩柱，但对倾角较小的煤层，为了给炸开岩石柱揭开煤层创造条件，在石门接近安全岩柱以后，要尽可能将工作面刷成和煤层倾角相近的斜面或台阶，如图1所示。

图1 刷斜面示意图

1.1 石门揭煤震动爆破的炮眼布置方法

炮眼个数较普通爆破的炮眼数多2个，而具体眼数要看岩柱情况确定。煤眼和岩眼要交错相间排列，顺序爆破。煤眼和岩眼的比例一般为1︰2。炮眼的密度，巷道顶部通常不大于底部，周边眼不小于中部。透煤炮眼深度要超过岩柱，如煤层相当厚，可进入煤层2～3m。石门周边眼要适当密一些，以确保爆破后石门周边轮廓整齐，防止在修整石门周边出现突出。岩眼眼底要距煤层100～200mm，不可透煤。如已透煤，要停止钻进，并在眼底填塞100～200mm长的炮泥。

1.2 采用震动爆破应注意的问题

第一，全部炮眼一次性起爆，炸开石门的全断面岩柱和煤层的全厚。若第一次震动爆破没有全断面揭开煤层，第二次爆破工作仍根据震动爆破的规定进行，直到全部揭开，并过完煤门以后为止。

第二，在发生工作面的岩层特别破碎、岩柱崩落和压出、地压加大、瓦斯涌出量剧增、温度迅速下降以及出现震动声响等异常现象时，要马上停止作业，人员撤离至安全地区。

第三，当煤层厚度在lm以下时，要全部随岩柱一次崩开。在煤层水平厚度为lm以上时，至少要有lm的煤层随岩柱揭出。

第四，在缓斜、倾斜煤层中沿煤层底板或顶板揭煤时，有时岩柱一次未全部揭开，留“门坎”或“门帘”。处理它们时，必须精细，如要打眼，要仔细关注突出预兆，在爆破时，必须根据震动爆破的规定进行。

第五，每次震动爆破都必须对岩柱性质、厚度、眼数、眼深、眼位、装药量、联线方式、起爆顺序、爆破效果等作详细记录，以总结经验和分析。

第六，震动爆破只得使用带食盐被筒的矿用安全炸药。雷管事先要严格检查和分组，在使用毫秒雷管时，其总延期时间不可超过130ms，装药后全部炮眼一定要填满炮泥，爆破网路要进行周密设计，保证不出现早爆或瞎炮等现象。

2 使用金属骨架

金属骨架是用于石门揭穿煤层的超前支架。在石门掘进至距煤层2m时，停止掘进，在其顶部和两帮上打一排或两排直径为70～100mm，彼此相距200～300mm的钻孔。钻孔钻透煤层并穿入顶板岩300～500mm，孔内插入直径为50～70mm的钢管或钢轨。钢管或钢轨的尾部固定在用锚杆支撑的钢轨环上，也可固定在其他专门支架上，再一次揭开煤层。

金属骨架能够避免突出，是因为金属骨架支承了部分地压及煤体本身的重力，使煤体稳定性增加。同时金属骨架钻孔也可以起排放瓦斯作用，使瓦斯压力降低。用金属骨架时，通常配合震动爆破，一次揭开煤层。

经验表明，金属骨架应用在倾斜、瓦斯压力不大的急倾斜薄煤层和中厚煤层，其效果非常好。在倾斜厚煤层中，由于骨架长度过大，易于挠曲，不能有效阻止煤体的位移，因此预防突出能力不大。