石门揭煤工作面综合防突措施研究

白砚国

(山西石港煤业有限责任公司，山西 左权 032600)

石门（井巷）揭穿突出煤层时发生的突出是各类井下巷道中突出强度最大的一种。其特点是石门揭煤工作面前方的煤体因岩柱的隔离和阻挡，一般处于未卸压和未排放瓦斯状态中，而且揭煤巷道的断面远比煤巷大得多[1]，所以对于石门揭煤工作面进行防突工作非常有必要。山西石港煤业有限责任公司二采区15#煤层经区域预测后，划分出无突出危险区和突出危险区。无突出危险区直接就可以进行揭煤工作，但是由于区域防突可靠性以及安全性较差，所以有必要在此基础上再次进行局部综合防突作业。对于突出危险区，首先需进行区域防突措施，之后再进行局部综合防突作业[2]。

1 石门揭煤区域防突技术

1.1 前探钻孔及石门揭煤区域突出危险性预测

在石门工作面到达煤层之前，必须对煤层相关参数进行准确掌控，如煤层的准确位置以及赋存形态等等。确定好后，在垂直法线方向上距离煤层不小于10m（如遇到断层、陷落柱或者岩石破碎区等异常地质区域为不小于20m）的地方至少打3个前探钻孔，且钻孔必须穿过煤层并到达煤层顶板进入至少0.5m的位置，通过钻孔可以准确了解煤层厚度、煤层倾角以及瓦斯情况。前探钻孔还可以直接作为瓦斯相关参数的测量钻孔，包括瓦斯压力、含量等。如图1为二采区15#煤层石门揭煤前探钻孔布置图。

图1 石门揭煤前探钻孔布置示意图

对于二采区15#煤层，如果为突出危险区，可以直接进行区域防突措施作业，不用进行区域防突预测。需要注意的是防突作业要在与煤层垂直距离至少7m以上时进行，如果遇到地质异常区，必须适当增加距离。防突作业以后要及时进行防突效果检验，如果检验结果仍为突出危险区，必须增加补充防突措施，直至检验效果有效为止[3]。如果15#煤层为无突出危险区，可不用进行区域防突作业。但是必须注意，要在石门揭煤工作面与煤层垂直距离至少为5m时进行区域验证，并且要准备进行局部防突作业。

1.2 石门揭煤区域防突措施

根据二采区15#煤层实际情况，采用穿层预抽钻孔进行区域防突作业。钻孔需要在揭煤工作面与煤层垂直距离至少为7m时进行打孔，还需要注意的是钻孔辐射区域至少外扩揭煤工作面巷道轮廓线外12m左右。穿层预抽钻孔直径为90mm以上、120mm以下，终孔间排距不大于3m，钻孔进入煤层顶板0.5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m，在地质构造异常区域应该适当增加钻孔数。石门揭煤区域防突措施钻孔布置示意图如图2所示。

图2 石门揭煤区域防突措施钻孔布置图

1.3 石门揭煤区域防突措施效果检验

在穿层孔排放瓦斯后，开始采用钻屑瓦斯解吸指标法进行区域防突效果检验，检验作业同样需要在距离煤层垂直距离至少为7m时进行。检验钻孔应布置在防突钻孔之间，且钻孔数至少为5个，均匀分布在石门工作面上，位置分别为石门的上中下和两侧，而且必须保证至少有一个检验孔在预抽采瓦斯区域范围内距边缘小于等于2m处。效果检验测试钻孔直径为90mm以上、120mm以下。钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据试验考察确定，在煤层地质构造异常、软分层变厚区域应该适当降低指标的临界值。

2 石门揭煤工作面局部防突技术

2.1 石门揭煤工作面局部突出危险性预测

石门揭煤工作面突出危险性预测应在法向距离至少5m处执行，采用钻屑瓦斯解吸指标法，在煤层地质构造异常、软分层变厚区域应该适当降低指标的临界值。

二采区15号煤层进行石门揭煤工作面突出危险性预测时，应至少布置4个预测钻孔，石门中部、上部和两侧各1个。预测钻孔直径为90mm以上、120mm以下，必须保证钻孔能够施工至煤层顶板且在石门巷道轮廓线上部及两侧3～5m的范围内应有钻孔控制，在地质构造异常区域应该适当增加预测钻孔数。预测钻孔布置如图3所示。

图3 石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔布置图

2.2 石门揭煤工作面局部防突措施

当石门揭煤工作面经预测为具有突出危险时，应执行工作面防突措施。山西石港煤业有限责任公司15#煤层石门揭煤工作面防突措施采用超前排放钻孔，排放钻孔直径为90mm以上、120mm以下，排放时间应不小于8h。穿层预抽钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，钻孔孔底间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定，如无实际考察数据，按有效预抽半径1m取值，即终孔间排距均不大于2m。控制石门上部和两侧轮廓线外至少5m、下部至少3m，在地质构造异常区域应该适当增加排放钻孔数。当采用超前排放钻孔效果不佳时，可以适当延长排放时间[4]。石门揭煤工作面防突措施钻孔布置如图4所示。

图4 石门揭煤工作面防突措施钻孔布置图

2.3 局部防突措施效果检验及揭煤前验证

石门揭煤工作面执行了工作面防突措施后，应对工作面防突措施效果进行效果检验。措施效果检验钻孔应位于措施孔之间，孔径为90mm以上、120mm以下。效果检验钻孔应不少于5个，分别位于石门中部、上部、下部和两侧，在地质构造异常区域应该适当增加检验钻孔数。检验钻孔布置如图5所示。

图5 石门揭煤工作面防突措施效果检验钻孔布置图

当石门揭煤工作面防突措施效果检验结果为无突出危险工作面时，则执行边探边掘措施掘进至法向距离1.5m处，实施揭煤前的最后一次验证，验证方法为工作面突出危险性预测方法。验证钻孔应位于其他钻孔之间，孔径为90mm以上、120mm以下。验证钻孔个数不少于3个，分别位于石门上部和两侧，且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围。在地质构造异常区域应该适当增加验证钻孔数。

3 结论

山西石港煤业15#煤层石门揭煤工作面存在煤与瓦斯突出问题，针对目前开采煤层测定的瓦斯基本参数和煤层赋存情况，对15#煤层揭煤工作面采用综合防突措施，并根据15#煤层揭煤工作面具体情况，分别给出了区域防突与局部防突相关技术参数，为15#煤层揭煤工作面的安全作业提供了保障。