无保护层开采高突工作面“钻抽爆评”一体化综合防突技术研究与应用

朱同功

（平顶山天安煤业股份有限公司十矿，河南省平顶山市，467000）

无保护层开采高突工作面“钻抽爆评”一体化综合防突技术研究与应用

朱同功

（平顶山天安煤业股份有限公司十矿，河南省平顶山市，467000）

为解决平煤股份十矿戊9－20180综采工作面煤与瓦斯突出危险这一技术难题，采用了无保护层开采、本煤层钻孔瓦斯抽采、分段间隔打钻抽采、深孔预裂爆破技术及煤与瓦斯突出工作面定期安全评价的管理机制。试验表明，煤体瓦斯含量由原来的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，杜绝了煤与瓦斯突出事故的发生，确保高浓度瓦斯工作面回采期间安全生产。

无保护层开采 钻孔 瓦斯抽采 爆破 评价 综合防突技术

1 工作面概况

平顶山天安煤业股份有限公司十矿戊9－20180工作面位于北翼中区戊组轨道下山西翼第四区段，工作面东靠采区四条下山，西至26＃勘探线，南为戊10－20160采空区，北部尚未开采。工作面埋深700～960m，工作面走向长度915m，采高1.3～1.5m，储量32.5～37.5万t。工作面煤层厚1.2～1.6m，顶板2.0～2.2m处有0.7m左右块状硬煤，赋存稳定，底板戊10煤厚2.2～3.5m。戊9－10夹矸为砂质泥岩，东部为合层，向里逐渐分开，夹层厚度为0.2～7.0m，戊9－20180工作面综合柱状图见图1。该工作面位于郭庄背斜北侧，构造应力作用较强，区段揭露断层多条，影响较大的为走向N39E、落差1.1m的正断层。该工作面原始瓦斯压力p为1.0～2.2MPa，原始含量为8～13m3／t。

2 区域防突措施选择

平煤股份十矿自1986年发生首次煤与瓦斯突出事故以来，历史共计发生大小突出51次，其中戊组突出18次，该组共突出煤量76t，涌出瓦斯7682m3。该组上覆丁组采区已封闭，组间距70～90m，下伏己组未开发，组间距170～190m。组内分戊9、戊10、戊113层，其中戊10、戊11全区段合层，戊9－10以合层为主，自采区下山向边界方向600m以里层间距大于3m。上覆丁组开采较早，采区已于20世纪末封闭，从该工作面上一区段回采期间反映的情况看，对回采期间瓦斯治理无明显影响，而下伏己组与其间距较大，从平面投影上看滞后于该工作面，故设计之初，考虑以突出危险性相对较小的戊9煤层作为解放层进行布置。

图1 戊9－20180工作面综合柱状图

2.1 掘进区域防突措施

回风巷设计布置为沿空送巷，施工期间采取物探和钻探相结合的方式，即沿巷道走向先进行瑞利波物探，异常点处再用钻机打地质构造探孔，验证之前的瑞利波物探，探测清工作面前方地质构造。在此掩护下进行区域效果验证，如无异常正常施工，若有连续两次异常或者前方钻探揭露有构造，则直接执行局部防突措施，直至测试正常为止。运输巷采用本煤层60m条带预抽区域防突措施，按抽采半径施工60m钻孔后进行区域验证。一般地，施工60m区域钻孔后，经区域验证不超标的话，不再执行局部防突措施，直接进行掘进工作。掘进过程中每5m为1个测试循环进行测试，若测试瓦斯含量不超标，则组织正常掘进，直至一个区域循环（打60m深区域，进40m，留设20m以上超前距）结束。区域循环施工中测试超标时，采用局部防突措施，若连续两次超标，则采用区域防突措施，运输巷局部措施按煤层实测排放半径布置。

2.2 工作面区域防突措施

回采前，在进、回风巷分别用大功率防突钻机沿采排方向按实测抽放半径布置本煤层钻孔，钻孔终孔于工作面中部，且交叉10～20m，以确保抽采效果。回采时全工作面实施局部防突措施，工作面按实测抽放半径布置。考虑到工作面较长、钻孔较多、一次施工时间长等因素，经多次试验，采取分段间隔打钻抽采方法，即全工作面利用6台乳化液钻机同时打钻，在保证钻孔超前距不小于20m的前提下，全工作面按一组支架一个孔布置编号，每天检修班始终保持6台钻开机，每3d为一个打钻循环，每天循环进尺为1.5m，打80m孔，留设不小于21.5m的超前距。区域防突措施钻孔布置，见图2。

图2 区域防突措施钻孔

3 瓦斯抽采技术

运输风巷施工期间铺设专用抽放管路，在采取区域措施或局部措施孔施工期间异常较大的区域采取边钻边抽措施，其它为直接排放。在工作面全部采用抽采措施，即打一个孔联一个孔，抽一个孔。在20180工作面回风巷孔采取了向工作面老顶方向施工迎面斜交钻孔，抽放采空区冒落带瓦斯，钻孔设计孔深100m以上，孔径75mm。钻孔终孔位于工作面戊9煤顶板上15～25m、回风巷下10～20m处。沿回风巷下帮由内向外每隔5～10m布置一个钻孔，抽回采效果明显，尤其对回采期间防治高浓度瓦斯超限有明显效果。

4 深孔预裂爆破技术

在工作面施工局部防突措施钻孔过程中，当出现较大异常（喷孔、响煤炮）或工作面接近周期来压时，进行一次深孔预裂爆破，其目的一是通过爆破诱导前方煤体顶板断裂，按期卸压；二是通过爆破冲击波作用，使煤体承载压力提高，煤体内集中应力得到释放或向煤体深部转移，增加前方煤体安全屏障的可靠性；三是预裂爆破当班人员全部撤至防突风门外，工作面无人作业，有效避免了回采期间周期来压工作面异常区的扰动引发的应力释放所带来的灾害。

5 定期安全评价机制

建立防突技术例会制度，每周由专人在例会上通报一周来工作面打钻和施工期间所发生的各类异常，分析一段时期以来工作面内外CH4浓度变化情况，收集工作面煤层赋存变化及构造揭露情况，通报一周来业务主管科室抽检打钻、验钻情况。对以上各项按可控、基本可控、不可控进行分级打分，各项加权平均后，达到85分以上，认定工作面安全可控；否则不可控，重新执行措施，重新评估合格后才可生产。

6 效果分析

在20180回风巷1809点里10m至1807点外60m，共150m范围内间歇施工迎面斜交钻孔28个，孔深106～115m。经测量1＃孔有瓦斯出现时开始抽放，抽放负压为2.7kPa、流量为0.396 m3／min、浓度为2%。此后抽放流量最大为0.578 m3／min，浓度最大达到63%，抽放纯量最大为0.176m3／min。1＃孔流量、浓度变化曲线见图3，可以看出，在钻孔距工作面56～43m（钻孔位于顶板上9～13m）期间抽放流量和浓度均较大，当时每天进尺2.2m。

图3 1＃钻孔瓦斯浓度及流量变化情况

通过测试煤体瓦斯含量由原来的8～13m3／t下降到3.2932m3／t，保障了出煤期间能正常发电，实现了24h不间断发电，最多采用两台机组同时发电，日发电量达到了18000kWh。

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Research and application of comprehensive outburst prevention technology on high outburst working face without protective layer

Zhu Tonggong
（No.10Mine，Pingdingshan Tianan Coal Mining Company Ltd.，Pingdingshan，Henan 467000，China）

The comprehensive management mechanism，namely coal seam mining without protective layer，gas drainage through boreholes，drilling in different sections with interval space，deep－hole pre－splitting blasting technique as well as coal and gas outburst periodic safetyevaluation，was used to solve the technological problem of coal and gas outburst existed on No.E9－20180fully－mechanized working face in No.10mine of Pingdingshan Coal Mining Company Ltd..The results indicated that gas content in coal mass reduced from 8～13m3／t to 3.2932m3／t，avoiding the accident of coal and gas outburst and ensuring the safe production.

coal seam mining without protective layer，drilling，gas drainage，explosion，evaluation，outburst prevention technology

TD713

B

朱同功（1974－），男，河南省周口人，工程师，1999年毕业于湖南湘潭工学院采矿工程专业，长期从事采矿技术研究工作，现任平顶山天安煤业股份有限公司十矿总工程师。

（责任编辑 梁子荣）