高突工作面被保护区域沿空掘进防突设计及效果

刘玉堂

（平煤集团股份有限公司 四矿，河南 平顶山 467000）

1 矿井基本情况

平煤股份四矿位于平顶山市西约6km处，矿区走向长3.8km，倾向宽 4.6km，总面积 4.6km2。 矿区为低山丘陵地形，地面标高+160～+505，井田基本上是走向北西，倾向北东，倾角平缓的单斜构造。矿井开采丁组、戊组、已组、庚组煤，分别是丁56合层、丁 6、戊 8、戊 910 合层、戊 10、已 15、已 16、已 1617 合层、庚20煤层。矿井瓦斯等级为突出。其中丁56、丁6、已16、已1617合层为突出煤层。

2 矿井瓦斯治理理念

四矿在区域瓦斯治理中主要以开采保护层为主，坚持“应保必保”，强制开采保护层的区域瓦斯治理理念。根据近几年的区域治理经验积累，充分研究丁组、戊组、己组、庚之间瓦斯含量及赋存条件，煤组、煤层之间距离、岩性，按照区域治理原则，调整矿井生产布局，优化工程设计，瓦斯治理由局部治理向区域治理转变：己组煤层首先开采无突出危险己15煤层作为上保护层解放己16.17突出煤层; 戊组煤层优先开采戊8煤层，复式解放下覆戊9.10高瓦斯煤层以及上覆丁5.6突出煤层。提高区域性瓦斯治理效果，消除煤层瓦斯突出危险性。

3 工作面概况

丁56-19170掘进工作面位于丁九采区东翼下部，南部丁5.6-19150采面(已回采结束)相邻，北部丁 56-19190采面已回采结束，西与丁九回风、丁九轨道及丁九皮带下山相通,东至一、四矿井田技术边界。垂深620～835米。丁5.6-19150工作面可采走向长770m，倾斜长139m，其中机巷可采长度为781m，外段采用 5.0x3.0m 的锚网断面支护， 容重 1.4t/m3， 圈定面积107030m2，工业储量 47.4 万吨。煤层倾角 5.8～6.5°,平均 6.2°。 该工作面为突出工作面，但于由下覆戊8-19190工作面已回采完毕，两工作面层间距为79m左右，属于被保护层工作面，且工作面上、下区段已回采完毕，沿空掘进。按卸压角60°划定，在该工作面采止线46m以东区域在保护层有效保护范围内，由于丁5-6-19170工作面的下保护层戊8-19190保护层工作面跳切眼影响丁5-6-19170机巷中段有151m没有处于保护范围内（但是属于沿空巷道）。

图1 工作面被保护区域示意图

4 工作面防突设计

根据保护区域划分，将工作面划分为三个段，并制定针对性的防突措施，进行分段管理。

4.1 丁 5-6-19170机巷外段 （257m）。 外段沿丁 5-6-19190风巷掘进到-3+8m位置，该区域处于戊8煤层保护范围，掘进期间根据 《防治煤与瓦斯突出规定》、《平煤股份公司防治煤与瓦斯突出实施办法》要求对巷道前方和实体煤侧进行连续预测。

4.2 丁 5-6-19170 机巷中段（151m）。中段（151m）处于未保护范围内，沿丁5-6-19190风巷-5掘进到-7+5m位置，对巷道前方和实体煤侧进行连续预测，掘进期间在工作面布置3个孔深不少于15m的超前排放钻孔，钻孔呈扇形布置，下帮为防止与采空区打透，轮廓控制在2m；上帮控制轮廓线以外8m；中间钻孔垂直工作面煤壁，并留有不少于10m超前距。

4.3 丁5-6-19170机巷上述408m外，其余巷道均处于下保护层戊8-19190保护层工作面的保护范围内，掘进期间执行验证进尺。

预测孔布置及预测方法：预测孔3个，其中巷道上下帮各0.5m布置一个，由于丁5-6-19170机巷为沿空掘进，净煤柱宽度为3.3m，为防止下帮预测孔穿透丁5-6-19190风巷，下帮预测孔终孔位置在巷道轮廓线2m位置，；上帮预测孔终孔控制到巷道轮廓线外3.0m处，；中间孔沿巷道走向布置，三个预测孔孔径42.0mm，走向投影孔深8.5m。选用钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标预测突出危险性。临界值分别为3.5L/min和6.0kg/m。当3个预测孔指标参数均小于临界值时，工作面视为无突出危险工作面，允许进尺6m，留2.5m预测超前距。

区域验证孔布置及验证方法参照预测孔，若验证孔指标参数均小于临界值时，工作面视为无突出危险工作面，其允许进尺为25m。

图2 丁5-6-19170机巷验证（预测）孔布置示意图

5 掘进期间各项防突指标

5.1 外段验证指标

（1）q 最大值为 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，远小于临价指标（临界值分别为 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工预测孔时，没有出现夹钻、顶钻、喷孔等动力现象。

（2）瓦斯涌出情况：通过监控系统统计，该段掘进机落煤期间瓦斯最大值0.18%,并且非生产状态与生产状态下瓦斯值相差不大于0.1%,瓦斯未出现因掘进落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量测定情况：外段掘进期间，对工作面进行了三次现场取样测定原始瓦斯含量，结果分别为1.95m3/t、1.06m3/t、1.48m3/t。

5.2 中段预测指标

（1）预测 q 最大值为 0.8（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，小于临价指标（临界值分别为 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工预测孔时，没有出现夹钻、顶钻、喷孔等动力现象。

（2）瓦斯涌出情况：通过监控系统统计，该段掘进机落煤期间瓦斯最大值0.25%,瓦斯未出现因掘进落煤忽高忽低。

（3）瓦斯含量测定情况：外段掘进期间，对工作面进行了二次现场取样测定原始瓦斯含量，结果分别为1.87m3/t、1.52m3/t。

（4）超前钻孔执行情况：中段掘进期间共执行超前排放钻孔措施50次，施工超前排放钻孔150个，在施工超前排放钻孔时未出现过异常动力现象。

5.3 里段验证指标

（1）q 最大值为 0.5（L/min）、S 最大值 3.8kg/m，远小于临价指标（临界值分别为 3.5L/min和 6.0kg/m），在施工预测孔时，没有出现夹钻、顶钻、喷孔等动力现象。

（2）瓦斯涌出情况：通过监控系统统计，该段掘进机落煤期间瓦斯最大值0.15%。

（3）瓦斯含量测定情况：里段掘进期间，对工作面进行了三次现场取样测定原始瓦斯含量，结果分别为 1.27m3/t、1.39m3/t、1.17m3/t。

6 结论

保护层工作面由于地质构造，会出现遗留煤柱现象，通过合理的计算，确定被保护范围以及受煤柱影响而出现的未保护范围，在被保护层生产作业期间，制定出针对性的防突措施，使防突措施做到有的放失，确保防突工作面安全生产。