技术攻关 消除“突出”

地面瓦斯抽放泵房

　　淮北矿业集团公司朱仙庄矿位于安徽省淮北平原中部，属宿东煤田，是国有重点煤矿，年产能180万t。蕴藏的煤炭为良好的炼焦配煤，主要供应国内钢铁工业及其它工业用户。朱仙庄煤矿为煤与瓦斯突出矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为40.32m3/min，相对瓦斯涌出量10.47m3/t，矿井可采煤层有7、8、10号煤层，主采煤层为8号煤层。8号煤层一水平各工作面瓦斯压力在0.3～1.7MPa，瓦斯含量在4～8m3/t。二水平瓦斯压力达2.7～6.1MPa，瓦斯含量为10.54～15.07m3/t。既有高瓦斯危害，又有煤与瓦斯突出危险。

　　为了消除8号煤层煤与瓦斯突出危险性，朱仙庄煤矿紧紧依靠科研机构力量，构筑防突技术措施，施工瓦斯抽放钻孔，取得了良好的防突效果。

采取防突措施

　　早在2003年和2005年，朱仙庄煤矿就先后两次与河南理工大学合作，勘察了矿区主采煤层地质信息。勘察结果显示：矿区井田北翼8号煤层-600m煤层底板标高以上为无突出危险区，以下区域为突出威胁区;井田南翼8号煤层一、三、五、七采区-300m标高以上为无突出危险区，-300m标高以下的大部分范围为突出威胁区，一、三采区-300m以下II83采区中部及一采区深部的局部高瓦斯压力带为突出危险区(即预测瓦斯压力大于3.0MPa的范围)。矿区井田瓦斯分布为南高北低，南翼8号煤层瓦斯含量及压力较大。

　　根据勘察结果，朱仙庄煤矿与河南理工大学联合编制了《朱仙庄矿8号煤层瓦斯地质信息图》，将南翼8号煤层作为瓦斯治理的重点区域，并根据矿区地质构造复杂、煤层稳定性差、地压大、煤层软、透气性差、岩浆岩侵蚀严重等实际情况，采取了多种防突措施。

　　石门揭煤采取预抽瓦斯的防突措施，抽放钻孔布置在石门周界外15m的煤层内，终孔位置在8号煤层顶板，预先抽取瓦斯。当瓦斯预抽率大于50%、效果检验无突出危险时，方可用远距离放炮揭开煤层。石门揭煤时采用远距离放炮、反向风门、避难所、压风自救系统、隔离式自救器等安全防护措施。

　　煤巷掘进工作面采取超前排放钻孔及边抽边掘的防突措施，当效果检验无突出危险时，方可掘进进尺，并且在每循环预留10m以上的安全保护距离。

　　综采放顶煤工作面回采前，在机、风巷采取顺层长钻孔预抽瓦斯的解突措施，预抽钻孔控制整个工作面。当瓦斯预抽率大于30%后，经有资质的科研院所论证、检验工作面解除了突出危险，并出具解突报告后，方可回采。

　　对于II3、II5采区8号煤层，朱仙庄煤矿则根据不同块段，分别采取区域性防突措施。如对II3采区南翼II831、II833、II835、II837工作面，采取底板穿层钻孔结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯的防突措施。在距8号煤层底板30m岩性较好的细砂岩中，布置底板瓦斯抽放巷道，瓦斯抽放巷距机巷的水平距离为30m，然后向机巷与切眼打底板穿层钻孔，底板穿层钻孔呈网格状布置，钻孔间距5m，钻孔直径91mm，钻孔间距以煤层中厚面为准，钻孔终孔进入8号煤层顶板0.5m，采煤巷道设计5排钻孔掩护，保护范围为25m，机巷布置在保护范围中部，巷道两帮的保护范围大于或等于10m，可以保护回采巷道安全掘进。

　　回采巷道在底板穿层钻孔掩护的情况下进行掘进，巷道完成后开始施工顺层瓦斯抽放钻孔，消除工作面突出危险性。然后从风巷和机巷分别向工作面煤层打钻，设计钻孔间距5m，钻孔直径91mm,钻孔长度设计为50～80m，考虑到煤层较厚，在煤层厚度上施工上下2排钻孔，上下排钻孔的开孔间距为0.5m，两排钻孔的终孔排距为4m。为了缩短开切眼前部分煤体的瓦斯抽放时间，还可在工作面里段补加一定数量的顺层钻孔，和巷道煤壁呈75o夹角，与原顺层钻孔交叉布置，以便提高钻孔抽放效果，并可在回采过程中实行边采边抽、卸压抽放。

　　II3采区北翼8号煤层和II5采区8号煤层，采取开采保护层区域性防突措施。在下保护层10号煤层开采前，将在上部的8号煤层底板距8号煤层法距30m施工瓦斯抽放巷，并施工8号煤层底板穿层钻孔，在保护层开采的同时，抽放8号煤层的瓦斯，底板穿层孔在工作面呈网格状布置(见图1)，钻孔直径91mm，充分卸压区内终孔间距30m，以煤层中厚面为准，未充分卸压区内钻孔间距为10m，钻孔穿透煤层，进入顶板0.5m。

图1 网格式上向穿层钻孔瓦斯抽采示意图(横粗线代表煤层，斜细线代表钻孔)

　　为了切实保障8号煤层的安全生产，而且达到较高的回采率，在煤层倾斜方向上采取两个保护层工作面保护一个被保护层工作面的布置方案。这样，两个保护层开采过后，被保护层工作面完全处于卸压保护范围内，不过局部区域的卸压程度没有卸压角内的卸压程度高，但在经过密集钻孔的瓦斯强化抽放后也能消除突出危险(钻孔间距10m)，保证采掘安全。

抽放钻孔施工

　　在“一通三防”管理方面，朱仙庄煤矿抓住瓦斯综合治理重点，先后完成了“8号煤层瓦斯地质研究、综放工作面瓦斯抽排效果研究、高瓦斯工作面突出危险性评价”等技术创新项目，攻关了“顺层钻孔抽放效果、瓦斯灾害治理研究、矿井通风网络解算”等多项技术难题，使防突措施发挥了作用，矿井瓦斯超限次数大幅度减少，实现了安全开采。

　　在采掘工艺改革方面，朱仙庄煤矿先后与中国矿业大学、河南理工大学等科研机构合作，开展技术攻关，严把底板穿层钻孔、边掘边抽钻孔、顺层抽放钻孔、高位瓦斯抽放钻孔、瓦斯排放钻孔等钻孔的工程技术关。

　　对于边掘边抽钻孔，技术人员在机巷内每隔50m就在巷道两侧各施工一个巷帮钻场，钻场长度5m，每个钻场内布置6个超前钻孔，进行边掘边抽，钻孔孔深不少于60m，掘进进尺时留有10m抽放钻孔超前距。采取边掘边抽的防突措施，消除突出危险区、突出威胁区突出危险。

　　顺层钻孔施工中，技术人员沿工作面机、风巷每5m布置一个，方位与机、风巷垂直，机巷钻孔孔深80～85m，风巷钻孔孔深40～50m，机、风巷顺层钻孔在工作面内搭界，工作面内不留抽采盲区，钻孔孔径75mm。

　　当工作面瓦斯抽、排率不小于30%时，则经有资质的权威部门出据书面论证报告，论证具备安全生产条件并报集团公司审批后，再进行回采。

　　朱仙庄煤矿8号煤层平均厚度12.4m，用综采放顶煤回采工艺进行回采。在工作面回采期间，技术人员采用高位钻孔及上隅角埋管方式解决瓦斯治理问题。在工作面风巷每60～80m左右施工一个高位钻场，钻场施工至8号煤层顶板坚硬的砂岩石中，钻场内布置4～6个钻孔，孔深90～110m左右，两个钻场间钻孔压茬距离不小于30m左右，钻孔终孔位于8号煤层顶板10～15m，工作面平面位置风巷向下5～40m，钻孔直径91mm，钻孔终孔间距10m，主要抽放8号煤层采动卸压瓦斯(见图2)。

图2 高位钻孔抽放示意图

　　在8号煤层突出危险、威胁区煤巷进行掘进作业时，迎头排放钻孔每循环施工32个，孔深14m左右，终孔位置上帮控制在巷道轮廓线外8m的位置，下帮则控制在巷道轮廓线外5m的位置，上部到煤层顶板，孔底间距不大于2m。当效果检验措施有效时，可以掘进进尺，每循环留有10m以上的安全保护距离。

　　瓦斯的综合治理是每一个煤矿企业关注的话题，采取什么样的治理方法，必须根据矿井实际情况去制定。朱仙庄煤矿针对8号煤层瓦斯赋存条件，制定井田南翼II3、II5采区8号煤层瓦斯综合防突措施，细致施工瓦斯抽放钻孔，有效消除了8号煤层的瓦斯突出危险性。(图片由姜连勇提供)

　　编辑 余茂君