深井掘进工作面煤与瓦斯突出—冲击地压复合型动力灾害防治措施

文/杨建坤 杨杰

深井掘进工作面煤与瓦斯突出—冲击地压复合型动力灾害防治措施

文/杨建坤 杨杰

生产实际表明，深部高瓦斯煤层发生的动力灾害往往表现出兼具煤与瓦斯突出和冲击地压两种灾害的特征。因此，具有冲击地压倾向的矿井在进行瓦斯抽放时要控制瓦斯抽放量，使瓦斯抽放后煤体中的瓦斯含量控制在临界值附近，达到既降低瓦斯危险又避免冲击地压发生的目的。同时，在有冲击地压危险的采区可采取煤层注水措施，改善因瓦斯抽放造成的冲击地压危险，减少冲击地压发生后的瓦斯涌出量。

夹河煤矿7451皮带机道位于-1200m水平西一采区，设计长度1248m，煤层厚度1.1～2.5m，平均2.0m，煤层倾角18～30°，平均22°；井下标高在-1170～-1200m之间，全长均属于煤与瓦斯突出危险区和地压冲击危险区域。本文以夹河煤矿7451皮带机道为例，阐明了采用施工瓦斯抽采兼卸压钻孔结合煤体注水的方法，是一种简单且有效防治煤与瓦斯突出—冲击地压复合型动力灾害的良好手段。

一、工作面未采取措施前原始瓦斯含量及压力测定

夹河煤矿在7451皮带机道开窝前，对迎头内部60m深度煤体进行取样。并使用DGC瓦斯含量直接测定装置对其进行粉碎解析，测得煤体原始瓦斯含量及瓦斯压力数值见表1。

表1 采取措施前瓦斯含量及瓦斯压力数值

根据防治煤与瓦斯突出规定，当煤体内瓦斯含量大于8m3/t，或瓦斯压力大于0.74MPa时，均可认为具有突出危险。从表1可看出，7451运输机道无论煤体瓦斯含量和瓦斯压力均超出危险指标。

二、工作面未采取措施前的冲击危险性

根据2013年中国矿业大学对夹河煤矿7煤及其顶板冲击倾向性鉴定实验报告数据表明，夹河煤矿7煤煤层属Ⅱ类，为具有弱冲击倾向性的煤层；7煤顶板属Ⅱ类，为弱冲击倾向性的岩层。该掘进工作面利用综合指数法对该区域冲击危险程度进行评估结果为0.4，属弱冲击危险。

7451运输机道在掘进超过50m后，工作期间，煤炮声较为频繁，巷道内顶板下沉、两帮外鼓均较为严重，多处锚杆锚索失效。采取在巷道内扶工字钢棚配合加密锚索的方式进行支护。

在该处进行钻屑法检测时，钻孔深度施工至8m后开始普遍出现钻进困难、吸钻卡钻埋死钻杆,以及钻进过程中的煤炮现象。在巷道内矿压显现较严重区段巷帮随机布置4个钻屑检测孔，对钻屑涌出量进行测定，结果见表2。

表2 采取措施前煤体钻屑量检测数值

三、工作面煤与瓦斯突出和冲击地压防治综合治理措施

1.钻孔卸压

迎头钻孔设计。在设计钻孔分布时，采用从中部长孔向两侧逐渐进行偏移的方式进行。即先设计出中线附近长钻孔，再逐渐向两侧以钻孔有效抽采半径的2倍（3m）进行偏移。而不是简单的以终孔点间距3m进行布孔，既能够大大减少钻孔数量，缩短单循环作业时间，又能符合防突规定要求。将钻孔直径定为113mm，可同时满足防冲大直径钻孔卸压要求。

两帮钻孔参数设计。由于钻孔抽采的有效半径为1.5m，该处煤层厚度平均为2.0m，故在煤层中部布置单排钻孔即可满足全厚范围抽采需求。钻孔施工时，方向与走向垂直，倾角与施工地点煤层倾角相同，故钻孔的间距应选取2倍抽采有效半径，以确保钻孔抽采范围能够搭茬，不留抽采盲区。

2.高压注水卸压

由于巷道迎头和两帮已提前施工瓦斯抽采兼卸压钻孔，夹河煤矿直接利用其进行注水。迎头由于钻孔施工密度较大，不宜全部进行注水，选择其中的3～5个孔进行注水即可。见图1和图2。

图1 迎头注水孔示意图

图2 帮部注水孔示意图

注水过程中，压力不足时，可使用加压泵使水压增加至6~12MPa。若煤壁出水或有相邻钻孔出水，则说明煤体已经产生裂隙，须停止注水。

四、防治效果的论证

1.钻孔卸压结合煤体注水施工前后煤体瓦斯含量及压力对比

7451运输机道迎头、两帮进行钻孔卸压并注水后，对迎头以里及帮部煤体进行取样，使用DGC瓦斯含量直接测定装置对其瓦斯含量及压力进行测定。测定结果见表3。

表3 采取措施后煤体瓦斯含量及压力数值

2.钻孔卸压结合煤体注水施工前后钻屑量数据对比

7451运输机道迎头、两帮进行钻孔卸压并注水后，对迎头及帮部进行冲击危险性钻屑法检测。测定结果见表4。

表4 采取措施后煤体钻屑量检测数值（kg）

五、结语

夹河煤矿采用施工瓦斯抽采兼卸压钻孔结合煤体注水的综合防治措施后，煤体的瓦斯含量下降了57.1%，瓦斯压力下降了74.3%，钻屑量检测时每米涌出的钻屑总重降低了6.7%～36.6%，巷道顶板变形速度减小了67%，两帮移近速度减小了51%。上述方法对降低煤体瓦斯含量及压力，降低煤体内部积聚的弹性能，以及减小巷道变形都具有非常显著的效果。

（作者单位：徐州矿务集团公司夹河煤矿）

（责任编辑：周琼）