告成煤矿25011下副巷掘进工作面防突实践及效果检验

2020-12-28胡永超

中国煤炭工业 2020年7期

文/胡永超

煤矿瓦斯突出直接危及煤矿的安全生产及井下人员的生命安全，瓦斯防突措施的制定、实施及防突效果的达标与否至关重要。2017年5月，郑州煤电股份有限公司告成煤矿委托重庆煤科院开展瓦斯治理工作，具体对25011下副巷煤巷条带进行区域瓦斯治理技术方案设计、工程施工、效果检验并提交抽采达标评判报告。重庆煤科院依据告成煤矿利用25011下底抽巷前探钻孔测得的二1煤层瓦斯含量和岩巷在掘进时揭露的地质构造，把工作区域划分为不同的块段，并根据其瓦斯和地质构造情况制定了不同的区域瓦斯治理方案，随后对工作区域进行瓦斯治理工程施工，实施了区域防突措施与瓦斯抽采，并对防突措施效果进行了检验，相关参数均小于区域效检临界值，防突措施有效，从而保证了矿井安全生产。

一、矿井地质构造及瓦斯赋存

根据告成煤矿巷道实揭地质资料及防突钻孔探测资料分析，25011下副巷掘进工作面区域内地质条件较复杂，区域内共揭露一条底板正断层，受断层影响，煤层底板局部起伏变化大。

1.25011下副巷概况

25011下副巷掘进工作面（切巷向北372～872m）北接25011下副巷北段石门揭煤区域，南接25011下副巷掘进工作面最南段，东为未回采的25011工作面，西为未掘进的25031工作面。该掘进工作面走向长为500m，平均煤厚为4.4m，煤容重为1.38t/m3，煤层底板标高为-166～-227m（位于始突标高以下），垂直对应地面标高为+276～+285m。

2 5 0 11下副巷设计走向长度为1005m，计划配风量不少于550m3/min。采用5.0m（净宽）×3.3m（净高）半圆拱断面锚网索支护，净断面积为13.6㎡m2，锚杆间排距为700×700mm，锚索间排距为1200×1400mm。支护材料规格为等强锚杆，规格为φ20×2400mm；锚索为钢绞线，型号为φ17.8×8000mm。施工过程中如遇巷道围岩发生变化，可根据实际情况及时调整支护形式及参数，确保巷道支护稳定可靠。

25011下副巷实测原始瓦斯含量23个，测试结果为3.18～10.34m3/t。该工作面回采的二1煤层煤尘爆炸性指数为14.17%，具有爆炸性；煤层自燃倾向等级为III类，属不易自燃煤层。

2.邻近工作面瓦斯概况

（1）邻近工作面概况。25011工作面于25采区南翼上部，南临FZ13断层铲蚀带，北接25采区三条下山，东为已经回采的25001工作面，西为未掘进的25031工作面。25采区三条下山在巷道掘进过程中，共测试瓦斯含量5个，瓦斯含量值范围为4.56～10.5m3/t，测试瓦斯压力7个，瓦斯压力为0.32～0.6MPa。

（2）邻近工作面瓦斯参数测试情况。告成煤矿利用25001底抽巷在25001工作面实测原始瓦斯含量为3.90～22.26m3/t，平均为9.69m3/t，集团公司研究院测试残余瓦斯含量107个，含量值为1.84～5.82m3/t，超前探测钻孔和瓦斯抽采钻孔在施工过程中无喷孔、顶钻等异常情况。

（3）邻近工作面区域验证参数测试情况。邻近的25001工作面上、下副巷、切巷及辅助巷掘进期间实测、预测指标Qmax=4.22L/min，Smax=3.8kg/m，工作面回采期间Qmax=4.00L/min，Smax=4.2kg/m。测试钻孔无顶钻、喷孔等异常现象。

（4）邻近工作面瓦斯涌出情况。邻近的25001工作面上、下副巷、切巷及辅助巷掘进期间最大绝对瓦斯涌出量为2.5m3/min，工作面回采期间最大绝对瓦斯涌出量为4.2m3/min。

二、区域防突措施执行与瓦斯抽采

25011下副巷区域效检范围内，采取在25011底抽巷施工穿层钻孔抽取巷道条带煤体内瓦斯防突措施，打钻孔前对巷道条带煤体赋存稳定区域先进行水力压裂措施，并在施工过程中间隔或全部对穿层预抽钻孔采用水力割缝措施进行增透。

1．钻孔施工

根据现场区域防突措施执行情况，结合钻孔预抽时间，25011下副巷煤巷条带区域共划分为第一、第二、第三、第四、第五、第五2、第六、第七、第八和北段揭煤区域共10个单元，其中本次评判范围划分为第五2、第六、第七、第八等4个单元，走向长度总长500m。

第五2单元：25011下开切眼向北走向长度372～428m范围，走向长度为56m。穿层抽采钻孔设计组间距不大于10m，内间距不大于抽采半径，共设计54个钻孔。所有钻孔孔径为Φ94mm，采用水泥浆全岩段封孔。本单元所有穿层预抽钻孔采用水力割缝进行增透，完成水力割缝钻孔54个，割缝煤量共645t。

第六单元：25011下开切眼向北走向长度428～536m范围，走向长度108m。穿层抽采钻孔设计组间距不大于8m，内间距不大于抽采半径，共设计154个钻孔。所有钻孔孔径为Φ94mm，采用水泥浆全岩段封孔。本单元穿层预抽钻孔间隔采用水力割缝进行增透，设计割缝钻孔77个，实际完成割缝钻孔77个，割缝煤量共990t。

第七单元：25011下开切眼向北走向长度536～826m范围，走向长度290m。穿层抽采钻孔设计组间距不大于10m，内间距不大于抽采半径，共设计245个钻孔。所有钻孔孔径为Φ94mm，采用水泥浆全岩段封孔。本评判单元穿层预抽钻孔间隔采用水力割缝进行增透，设计割缝钻孔122个，实际完成割缝钻孔122个，割缝煤量共990t。

第八单元：25011下开切眼向北走向长度826～872m范围，走向长度46m。穿层抽采钻孔设计组间距不大于6m，内间距不大于抽采半径，共设计104个钻孔。所有钻孔孔径为Φ94mm，采用水泥浆全岩段封孔。本单元穿层预抽钻孔间隔采用水力割缝进行增透，设计割缝钻孔52个，实际完成割缝钻孔52个，割缝煤量共375t。

2.瓦斯抽采

25011下底抽巷内高负压抽采主管路分段安装有4寸管径支管，支管上每组钻孔位置安装一个集流器，穿层抽采钻孔孔内抽采管采用直径为50mm埋线软管并接入集流器。每段支管安装孔板流量计对瓦斯抽采参数进行测定。

评判范围内共安装2 1 个孔板流量计，其中第五2评判单元2 个，第六评判单元5 个，第七评判单元12个，第八评判单元2个。评判范围内施工的穿层钻孔抽采负压为37～46kPa。根据抽采量统计结果，截至2018年4月13日，评判范围瓦斯抽采纯量共为427968m3。

三、区域防突措施效果检验

1.效检范围

本次区域效检范围为25011下副巷切眼向北372～872m，走向长度500m，区域效检范围由A-B-C-D共4个坐标点的连线圈定：A（38422065.6，3810359.6），B（38422134.4，3810893.3），C（38422194.8，3810885.0），D（38422127.1，3810387.1）。

2.效检方法

根据《防治煤与瓦斯突出规定》中的相关规定进行效检。

3.效检指标和临界值的确定

根据《防治煤与瓦斯突出规定》《河南省强化煤矿安全生产暂行规定》《河南省煤矿防治煤与瓦斯突出十项措施》等文件中的相关规定，确定瓦斯区域防突措施的效检指标和临界值。

告成煤矿未对提前抽取煤体瓦斯的区域防突措施效果检验的指标临界值进行试验考察确定，也无煤层始突深度处的瓦斯压力或瓦斯含量取值，根据以上相关文件规定要求，本次25011下副巷区域防突措施效果检验采用残余瓦斯含量和残余瓦斯压力指标，效检达标临界值分别为6m3/t和0.6MPa。

4.防突措施效果检验测点设计

（1）设计检验测点。根据《防治煤与瓦斯突出规定》《郑煤集团公司关于印发矿井瓦斯防治补充管理制度和技术要求的通知》设计效果检验测点。

（2）测试方法。瓦斯含量严格按照GB/T23250-2009《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》，瓦斯压力严格按照AQ/T1047-2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》进行测试。

（3）瓦斯含量取样钻孔布置。按照上述规定，结合效检区域实际情况，在本次效检区域设计18个残余瓦斯含量测点，全部采用穿层钻孔布置，孔径为94mm。

（4）瓦斯压力测试点布置。按照上述规定，结合效检区域实际情况，在本次效检区域设计12个残余瓦斯压力测点，全部采用穿层钻孔布置，孔径为94mm。

5.防突措施效检指标测定

（1）实测残余瓦斯含量。25011下副巷区域效检范围内共布置1 8 个残余瓦斯含量测试点，残余瓦斯含量最大值为5.0 2 m3/t（乘以校正系数1.11），小于区域效检临界值6m3/t，且测试钻孔施工期间未出现喷孔、顶钻或其他钻孔瓦斯动力现象。

（2）实测残余瓦斯压力。25011下副巷区域效检范围内共布置12个残余瓦斯压力测试点，实测压力值分别为0.13MPa、0.15MPa、0.11MPa、0.13MPa、0.14MPa、0.14MPa、0.11MPa、0.13MPa、0.12MPa、0.11MPa、0.12MPa、0.12MPa，均小于区域效检临界值0.6MPa，且测试钻孔施工期间未出现喷孔、顶钻或其他动力现象。

四、防突措施效检结果

效检指标测点符合《防治煤与瓦斯突出规定》《郑煤集团公司关于印发矿井瓦斯防治补充管理制度和技术要求的通知》要求；残余瓦斯含量最大值为5.02m3/t，小于区域效检临界值6m3/t；残余瓦斯压力最大值为0.15MPa（绝对瓦斯压力），小于区域效检临界值0.6MPa；测试钻孔施工期间未出现喷孔、顶钻或其他动力现象。判定区域防突措施有效，消除了25011下副巷二1煤层的突出危险性。

五、相关建议

施工前应及时编制煤巷掘进安全技术措施，认真贯彻、严格落实。严格按照巷道设计中线、巷宽施工，效检区域保留20m超前距。煤巷掘进过程中必须按照《防治煤与瓦斯突出规定》的要求，采用两个“四位一体”综合防突措施进行防突工作和施工。掘进过程中加强超前探测，加强瓦斯地质分析，若发现瓦斯异常、煤层赋存发生较大变化或遇断层，应及时分析原因，同时采取针对性措施。未尽事宜严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》进行。