立體消突措施在盤江礦區(qū)的應用

1、“立體消突”措施在盤江礦區(qū)的應用盤江煤電集團公司盤江煤電集團公司（以下稱盤江公司）由原國有重點煤礦盤江礦務局改制而成，始建于1966年，是貴州省重要的煤炭企業(yè)。全公司現(xiàn)有6對生產(chǎn)礦井（火鋪礦、金佳礦、老屋基礦、山腳樹礦、月亮田礦、土城礦），礦區(qū)設計能力為8.55Mt/a，核定生產(chǎn)能力為11.50Mt/a（其中核定通風能力為14.98Mt/a）。礦區(qū)資源豐富，地質儲量9500Mt，煤種齊全，煤質好，發(fā)熱量高。2006年生產(chǎn)原煤9.43Mt，2007年生產(chǎn)原煤10Mt。一、盤江礦區(qū)煤與瓦斯突出情況簡介盤江礦區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，總厚度220377m，含煤2060層，其中可采煤層1025層，

2、可采煤層平均總厚16.2433.2m。在可采煤層中，有4層煤（7號、12號、17號和19號煤）曾發(fā)生過突出。自1966年以來，盤江礦區(qū)共計發(fā)生20余次煤與瓦斯突出，突出最大煤量為700t，突出最大瓦斯量為5.8×104 m3，共造成25人死亡。盤江公司現(xiàn)有的6對生產(chǎn)礦井中，除山腳樹礦為高瓦斯礦井外，其余5對礦井均是煤與瓦斯突出礦井，瓦斯含量及涌出量較大，煤層瓦斯含量為3.69420.329 m3/t。2007年礦區(qū)絕對瓦斯涌出量為632.65 m3/min，相對瓦斯涌出量為34.31 m3/t。二、“以抽為本，立體消突”的防突構想眾所周知，防突措施可分為區(qū)域性防突措施和局部性防突措施

3、。區(qū)域性防突措施主要有開采保護層、區(qū)域性預抽等；局部性防突措施有開采卸壓槽、開掘巖石卸壓巷道、水力沖孔、水力沖刷、水力割縫、大小直徑超前卸壓鉆孔、深（淺）孔松動爆破、煤層注水、煤層瓦斯預抽、金屬骨架、管棚超前注漿、巷道輪廓外固化技術、微差爆破等。就盤江礦區(qū)的實際情況而言，采取開采保護層的措施防突效果較好，其有效保護范圍內煤層開采的防突問題一般可以得到有效的解決。防突工作的難點主要在于無保護層及承壓區(qū)（煤柱區(qū)）內開采時的防突，過去的工作中，在該區(qū)域進行采掘時，我們主要采取了深（淺）排放鉆孔排放、預抽瓦斯等措施，但在部分礦井未能有效地遏制煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。通過分析，我們認為主要存在的問題如下

4、。(一)防突措施的力度不夠，效果不好在無保護層可采及承壓區(qū)域的煤層內開掘巷道時，采取深（淺）排放鉆孔排放、巷道迎頭及兩幫鉆場預抽等措施（這些措施可近視認為屬平面防突措施）。但在特殊區(qū)域（煤層厚度、傾角變化大、有地質構造及瓦斯壓力、地應力大等區(qū)域）掘進時，此措施防突力度不夠，效果不好，不能有效地防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。盤江礦區(qū)的多起突出事故就是在這種情況下發(fā)生的，如老屋基礦“11.20”煤與瓦斯突出事故及月亮田礦“7.16”煤與瓦斯突出事故前，都采取了深（淺）排放鉆孔排放及迎頭抽放措施，檢驗沒有突出危險性，但結果發(fā)生了突出。（二）突出危險性預測預報及防突措施效果檢驗的結果未能真正的反映煤層的

5、突出危險性由于受多方面因素的影響，如突出危險性檢測方法的選擇是否恰當、參數(shù)的確定是否可靠及人員操作是否存在不足等，我們檢測出來的結果不一定能真正地反映煤層的突出危險性，因此僅靠單一的檢測結果進行判斷，有時與實際存在一定的差距。金佳礦“9.21”煤與瓦斯突出事故發(fā)生前，檢驗結果為無突出危險瓦斯解析指標K1值為0.0565mL/(g·min1/2)，鉆屑量為2.6kg/m，允許進尺6m，但在爆破后發(fā)生了突出。因此，不能僅憑一項檢測結果判斷煤層的突出危險性，應采取措施從根本上消除突出危險，才能達到有效防突的目的。為此，盤江礦區(qū)提出了符合實際的“以抽為本，立體消突”的防突構想（以下稱“立體防

6、突構想”），即以抽放為主要手段，在立體上采取綜合防突措施，克服平面防突措施的不足，從根本上消除突出危險。采煤工作面立體綜合防突措施主要有開采上（下）保護層配合專用抽放巷穿層及本煤層鉆孔抽放措施（圖1）。掘進工作面立體綜合防突措施主要有頂（底）板專用抽放巷穿層抽放配合本煤層鉆孔抽放（圖2）及頂（底）板專用抽放巷穿層抽放配合深（淺）孔松動爆破等措施。 圖1 采面立體防突措施 圖2 掘進工作面立位防突措施同時，為了實現(xiàn)從根本上消突的目標，盤江公司加強了管理，制定了一系列技術及管理方面的配套措施。如明確規(guī)定掘進過程中若炮后回風瓦斯?jié)舛瘸^2或打鉆時出現(xiàn)噴孔、頂鉆、夾鉆等現(xiàn)象時，視為有突出危險，要采取補

7、充消突措施；預測預報或防突措施效果檢驗為無突出危險后，還須施工驗證孔進行驗證，驗證時如出現(xiàn)噴孔、頂鉆、夾鉆等現(xiàn)象，視為沒有消突，還需采取防突措施后再次進行驗證，直到確認沒有突出危險并報集團公司批準后方可進行采掘作業(yè)等。三、立體防突構想在盤江礦區(qū)的實踐（一）在土城礦14129綜采面的實踐1.14129綜采工作面基本情況土城礦為煤與瓦斯突出礦井，建礦以來12號煤層共發(fā)生6次煤與瓦斯突出，其中最大的一次突出煤量309t，瓦斯量24200 m3。14129綜采工作面位于土城礦14采區(qū)井筒西翼，距地表平均垂深為350m，走向長為1068m，傾斜寬136m；煤層厚度為2.25.1m，平均3.8m；煤層傾角

8、為15°23°，平均20°；煤炭儲量為0.745Mt。該面頂?shù)装迩闆r為：偽頂為0.3m厚的粉砂質泥巖；直接頂為1.510m厚的灰色泥質粉砂巖，貝殼狀斷口；基本頂為34m厚的灰色厚層細砂巖，致密堅硬；直接底為1.3m厚的灰色粉砂質泥巖；基本底為3.0m厚的灰色粉砂巖，中粒砂巖。12號煤層的上覆煤層為9號煤層，層間距36m，不可采；下伏煤層為13號煤層，層間距為510m，不可采；其它煤層也不能作為保護層進行開采。因此，14129綜采面的防突任務較為艱巨。2.14129綜采面防突措施及效果14129綜采面上區(qū)段14127采面開采已結束，采用沿空掘巷的方法可以解決1412

9、9回風巷掘進期間的防突問題。該面防突工作的難點在于14129運輸巷掘進及采面回采期間的防突。對此，在14129綜采面下伏15號煤層施工14159抽放巷，在14159抽放巷內布置鉆場，對14129運輸巷沿傾斜方向往上100余米的范圍進行穿層預抽；然后，在14129運輸、回風巷及開切眼掘進過程中，施工本煤層預抽鉆孔與穿層鉆孔配合，構成立體抽放格局對14129綜采面進行抽放。通過3個余月的穿層預抽，14129運輸巷及開切眼掘進期間除過地質構造帶時瓦斯解析指標K1值為0.30.4mL/(g·min1/2)外，其余K1值均在0.3mL/(g·min1/2)以下，鉆屑量在2.0kg/m

10、以下，且未出現(xiàn)過動力現(xiàn)象，保證了綜采面的順利構成。14129綜采面通過立體抽放，從根本上消除了突出危險性，回采期間瓦斯解析指標K1值均在0.2mL/(g·min1/2)以下，也從未出現(xiàn)過任何噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象，解決了該面的防突問題，實現(xiàn)了月產(chǎn)量達148.811kt最高紀錄。（二）在老屋基礦131217綜采面的實踐1.131217綜采工作面基本情況老屋基礦為煤與瓦斯突出礦井，12號、17號、19號煤層為突出煤層。131217綜采面位于老屋基礦北三采區(qū)延深一亞區(qū)段南翼，工作面走向長594m，傾向寬144m，煤層平均厚度為5.5m，傾角為10°，儲量為0.691Mt。煤層瓦斯含

11、量為21.57 m3/t。煤層為半亮型，玻璃光澤，條帶狀，較松軟。該面頂?shù)装迩闆r：偽頂為00.5m的黑色頁巖；直接頂為08m的粉砂巖，基本頂為細砂巖夾菱鐵質條帶，節(jié)理、裂縫不發(fā)育，較穩(wěn)定；直接底為0.6m厚的泥巖；基本底為細砂巖夾菱鐵質條帶，較穩(wěn)定。131217綜采面上覆10號煤層與12號預煤層合并，無保護層可開采；下伏煤層為14號煤層，層間距為105m，不可采。131217采面的瓦斯涌出量為55 m3/min。2.131217綜采工作面防突措施及效果131217綜采面上區(qū)段131215采面開采已結束，采用沿空掘巷的方法可以解決131217回風巷掘進期間的防突問題，因此該面防突工作的難點在于1

12、31217運輸巷掘進及采面回采期間的防突。為解決131217運輸巷掘進的防突問題，在距131217運輸巷水平距離1520m、與12號層頂板的法線距離為1015m的位置施工巖石專用抽放巷（該巷可作為131217運輸巷掘進前的高位預抽巷，同時還可以作為下區(qū)段采面回采時的高位抽放巷，實現(xiàn)一巷兩用），在抽放巷內每隔3m布置一個鉆位，每個鉆位布置5個穿層預抽鉆孔，鉆孔控制131217運輸巷輪廓線外5m范圍，鉆孔終孔間距為3.0m（走向）×3.0m（傾向）。同時，在131217運輸巷開口位置沿巷道設計方位施工本煤層長鉆孔實現(xiàn)立體網(wǎng)格抽放，預抽3個月后開始掘進，掘進過程中預測無突出危險及無任何動力

13、現(xiàn)象，并且創(chuàng)造了平均月進尺256m、最高月進尺達276.5m的掘進記錄（該巷采用U形棚支護，斷面14.8 m2）。131217采面回采期間的防突問題，我們采取在回風巷、運輸巷及開切眼掘進過程中，施工本煤層密積鉆孔進行預抽的方法，得予很好解決，回采過程中預測未出現(xiàn)突出危險及任何動力現(xiàn)象。（三）在火鋪礦21122下巷掘進的實踐火鋪礦為煤與瓦斯突出礦井，12號、17號、19號煤層為突出煤層。21122采煤工作面面位于火鋪礦21采區(qū)一區(qū)段12號煤層北翼，標高為+1580+1642m，工作面走向長650m,傾向寬153m，平均煤厚4.69m,煤層傾角26°,煤層結構復雜，半暗型，厚度穩(wěn)定，屬肥

14、煤。21122運輸巷開口往里136m至開切眼往外100m段處于承壓區(qū)，為未解放段。21122運輸巷從2004年11月14日開工開始掘進，首先采用一臺2×30kW局部通風機供風，瓦斯涌出量為0.82.0 m3/min；后由于瓦斯涌出量增大到47 m3/min，同時出現(xiàn)噴孔、頂鉆及瓦斯解析K1值超限等現(xiàn)象，又采取在21122運輸巷迎頭打長鉆孔（孔深80m）進行抽放及增加1臺2×45kW的局部通風機供風等措施，仍不能解決該頭的瓦斯及防突問題，掘進工作面瓦斯?jié)舛葧r常超限且有突出危險。從2004年11月至2005年3月，5個月共進尺寸314m（其中有136m處于缷壓區(qū)）。為解決211

15、22運輸巷掘進的防突及瓦斯問題，停止21122運輸巷的掘進，從迎頭退回5m施工頂板巖石專用瓦斯抽放巷，在抽放巷內設置鉆場施工穿層鉆孔與21122運輸巷迎頭施工的本煤層長鉆孔形成立體抽放網(wǎng)絡對21122運輸巷未掘區(qū)域進行抽放，通過2個月余的預抽后，于6月5日恢復21122運輸巷的掘進，7月28日掘到設計位置。21122運輸巷在未實施立體防突措施以前，瓦斯?jié)舛葧r常超限，打鉆時經(jīng)常出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象并有突出危險，月進尺僅有60余米，其中2004年12月只進16.1m。實施立體防突措施以后，月平均進尺達150余m，徹底消除了危險，安全得到了保障。四、經(jīng)驗與體會（1）以抽放為主要手段，在立體上采取防突措施、從根本上消除突出危險的立體防突構想，通過在我省盤江礦區(qū)的實踐，可以實現(xiàn)消突的目的。(2)實施立體綜合防突措施，工程量及投入相對較大，但能達到真正消突的目的，