突出煤层掘进工作面掘进防突技术探讨

张修满

摘  要： 瓦斯突出对于煤矿生产危害巨大，如何防止瓦斯突出是瓦斯突出矿井必须应对的问题。文章对高瓦斯矿井煤巷对控制煤与瓦斯突出的措施进行探讨，为矿井有效防治煤与瓦斯突出提供借鉴。

关键词：煤与瓦斯;突出;防治;措施

引言：国内外煤与瓦斯突出矿井为有效地控制煤与瓦斯突出事故，先后探索应用了多种防治措施。近些年来，煤与瓦斯突出矿井广泛应用“四位一体”综合防突措施，一定程度上防止了煤与瓦斯突出事故的发生。但随着矿井开采深度的逐渐加大，煤层瓦斯含量和瓦斯压力也随之升高，煤体受地应力和构造应力的作用更为明显，煤与瓦斯突出的防治难度不断增大，因此，进一步探索煤巷掘进工作面的防突措施，对矿井的安全生产有着重要的现实意义。

一、概况

淮河能源控股集团潘二煤矿煤矿是突出矿井，某工作面属于矿井“三带划分”中的突出危险区，所采煤层属于“三软”不稳定煤层，煤层瓦斯含量大，透气性差，工作面形成之后，施工抽采巷期间瓦斯含量高、压力大，有时出现喷孔、夹钻现象，且正常掘进期间瓦斯浓度经常处于临界值状态，严重制约了抽采巷施工进度和接替计划，影响了正常生产。根据实际情况，为此，我们采取一定的措施大大降低了掘进期间的瓦斯涌出量和瓦斯压力，保证了掘进巷道按期按量的完成。

该煤层巷道断面形式为U形，巷道高度为4m，沿底掘进。为提高稳定性，采用预紧力高强度低松弛锚索，锚索长度为6.3m，直径20mm。为实现高预紧力，锚索托盘采用规格为400mm×400mm×16mm大托盘。金属网片采用10号铅丝加工编制的经纬网，网孔为100mm×100mm。梯子梁选用直径为12mm圆钢加工而成。煤巷帮部采用Φ20mm×2200mm的等强树脂锚杆，锚杆的锚固力不小于30kN，扭矩不小于70N·m，煤巷顶部采用Φ20mm×2400mm的等强树脂锚杆，锚杆锚固力不小于100，扭矩不小于80N·m。帮部和顶部锚杆的间排距均为800mm×800mm，托盘采用150mm×150mm×10mm的钢板。

二、煤与瓦斯突出防治措施

为实现高瓦斯矿井煤层巷道的安全快速掘进，有效的防突措施有以下几种。

1.区域性防突

区域性防突措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯等。但迄今为止，开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的区域性防突措施。保护层开采，也叫解放层开采，主要是通过开采与突出煤层邻近而又无突出危险的煤层，大幅降低突出煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，提高煤层的透气性，使大量高压瓦斯得到释放，从而消除突出煤层的突出危险。近年来，瓦斯抽放技术得到进一步改进，特别是瓦斯被作为一种新能源进行开发和利用，使预抽煤层瓦斯措施得到了快速发展。

2. 巷旁钻场超前抽放

巷道掘进过程中，在巷道两帮每隔50m施工一组钻场，钻场深5m，倾角75°，且两帮交替布置，采用锚网支护。每个钻场布置12个钻孔，孔深60m，孔径不小于79mm。值得注意的是，如果钻孔位于巷道卸压区，那么抽放效果很不明显，为了充分利用钻场，控制靠近巷帮的钻孔离巷道轮廓线1.5m以上。

3.布置卸压孔

巷道每向前掘进30m，在迎头向煤体正前方沿着巷道方向施工9个卸压钻孔，孔径不小于89mm，深度控制在50m以上，保证卸压孔超前距在不少于30m。这样不仅可以对工作面前方的瓦斯进行卸压释放，而且可以探测掘进工作面前方的煤层赋存情况以及水文地质条件。

4.水力掏槽技术

水力掏槽适用于突出煤层，是一项有利于提高掘进效率的措施工艺。其基本原理是在采掘工作开始前，使用高压水流直接冲击突出危险煤层，直到冲出直径较大的孔洞。在掏槽过程中，煤层会排放出部分煤炭和大量的瓦斯，从而达到煤体卸压、排放瓦斯的效果。该技术不仅能够有效防治煤与瓦斯突出，而且安全效益和经济效益显著。由于措施实施时间较短，增加了掘进的作业时间，有效地提高巷道掘进速度，而且能够大幅降低掘进期间瓦斯超限的次数，充分证明了水力掏槽技术措施的有效性和可靠性。

5.浅孔排放

在深孔卸压和巷旁钻场抽放的基础上，巷道掘进过程中在迎头布置深度为8m的浅孔进行瓦斯释放。浅孔直径不小于79mm，钻孔的间排距为800mm×800mm，钻孔倾角要保证钻孔超前迎头5m以上，以确保掘进工作面前方煤体内的瓦斯得到充分的释放。

6.高压注水

中高压注水措施是利用煤、水、瓦斯三者之间的相互作用关系，一是防止煤层中吸附瓦斯向游离瓦斯的转换，降低了作业过程中瓦斯的涌出量;二是部分卸除采掘工作面前方煤体的应力，破坏瓦斯突出的条件。在实际应用过程中，该措施具有操作简单、安全高效的优点，只要在掘进工作面提前打好施工钻孔，装入煤层注水器后，施工人员便可以远离施工现场进行远距离操作。煤层注水后，不仅能起到降尘效果，同时还可以降低瓦斯放散初速度，有效防治煤与瓦斯突出。

7.钻墙边掘边抽

在对煤巷进行掘进时，涌出的瓦斯主要来源于煤壁，而该技术主要是在卸压带内布置抽采的钻孔，将其形状设置成扇形，进而将涌出的瓦斯阻隔，该屏障被成为钻墙。与此同时，使用瓦斯抽采系统将钻墙阻挡的瓦斯抽出，以此来达到减少瓦斯的目的。该技术目前已经应用到了我国的大部分地区，同时经过在实践过程中不断地优化，也取得了良好的效果。

三、效果检验

对于该巷道，我们依据实际情况，分别采用了区域防突技术，钻孔抽放， 钻墙边掘边抽等措施，取得良好的效果。对煤壁的瓦斯涌出效果进行判定时，可以利用在具体的掘进期间，风排瓦斯量以及回风流瓦斯浓度作为判断的标准进行评判。通过预测方案，可以得出在具体的掘进过程中，其回风流的瓦斯浓度0.90%，而風排瓦斯量的值为0.70-2.05m3/min，平均值的为1.33m3/min，而使用综合防突技术对其进行掘进，其回风流的瓦斯体积达为0.64%，具体的风排瓦斯量为0.45-1.62m3/min，平均值的为1.02m3/min。其相较之前的方案，下降了16%，因此说明了使用该技术进行掘进，其具体的效果显著。

四、 结语

如何提高高瓦斯矿井煤层巷道掘进工作中瓦斯管理水平一直是煤炭行业大力研究的问题。为确保高瓦斯矿井煤巷掘进过程的安全、高效，必须从依据具体情况，采取适宜的措施进行综合治理。实践表明，只要防突措施设置合理，不仅可以确保煤层巷道的掘进速度，而且可以大大改善掘进工作面的工作环境，收获良好的经济效益和社会效益。

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