园子沟煤矿石门揭煤方案的优化

王江峰

[摘 要]通过现场工作测定石门揭穿各煤层的瓦斯压力，并收集相关资料、煤样，根据矿井实际生产条件和地质条件，进一步总结适合园子沟矿井的石门揭煤工艺流程和突出敏感性综合指标及临界值。优化后的石门揭煤方案不再施工瓦斯释放钻孔，减少费用投资，并提高了掘进速度。

[关键词]石门揭煤 钻孔 方案优化 瓦斯含量

中图分类号：TE34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0019-02

1、引言

根据2013年8月煤炭科学研究总院沈阳研究院出具的《园子沟矿井回风立井井筒揭煤瓦斯防治技术研究》（编号为YCYC20130565-SYCCRI/AQJD）报告结论中指出，通过现场实测及实验室测定，得出园子沟矿井风井井筒2-1煤和2煤基础参数（表1）。

其中最大瓦斯压力为3.0MPa，瓦斯解吸指标最大为380Pa，均大于突出煤层鉴定的临界值上限。在进入石门揭煤后，园子沟煤矿均以突出煤层进行石门揭煤管理。由于园子沟煤矿煤层为缓倾斜煤层，石门揭煤时间相当长，结合矿井瓦斯的实际情况，以及前4次石门揭煤时所得到的各种参数，为达到高效、安全、经济、合理，决定对揭煤方案进行优化。

2、石门揭煤工作面概况

东翼一号辅助运输大巷，用于辅助运输、行人通风的巷道。巷道设计长度：2060m，服务年限为70年。其相邻巷道为东翼二号回风大巷，相距97.5米（东翼二号回风大巷于2015年3月已揭穿2号煤层）。巷道于煤层底板以5°进入煤层揭煤并沿2煤层中部掘进，留底煤1～1.5m。煤厚7～8m，煤层顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩（偶见中粗砂岩），厚度2.00～5.00m。底板为泥岩、砂质泥岩，厚度3.00～5.00m。

3、原石门揭煤方案

原石门揭煤程序，以西翼二号回风大巷石门揭煤方案为例：

在揭煤工作面掘进至距2煤层最小法向距离10m前，应当至少打2个穿透煤层全厚且进入顶板不小于0.5m的前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料，从而准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态。在施工前探钻孔过程中，收集煤样，现场或送实验室测定煤层的各突出预测指标，包括钻屑解吸指标、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数，以及吸附常数和工业分析等。

在距离2煤层最小法向距离7m之前打2个测压钻孔，孔深为穿过2煤层，用来测定煤层瓦斯压力，预测煤层的突出危险性；若无突出危险性，采取安全防护措施继续向前掘进，若有突出危险性，则采取区域揭煤措施进行瓦斯排放，排放规定时限后，采用钻屑瓦斯解吸指标法进行措施效果检验，直到措施有效。

在距离2煤层最小法向距离5m时再次预测并确定煤层的突出危险性；若无突出危险性，采取安全防护措施继续向前掘进，若有突出危险性，则采取局部揭煤措施进行瓦斯排放，排放规定时限后，采用钻屑瓦斯解吸指标法和测定煤层瓦斯压力进行措施效果检验，直到措施有效。

在距离2煤层最小法向距离1.5m时，采用局部揭煤的方法进行最后的效果检验，若经检验仍有突出危险性则再次实施工作面揭煤措施，直到检验效果为无突出危险工作面。

最后在采取安全防护措施的条件下，采用远距离放炮揭开煤层。

4、石门揭煤方案优化的理论依据与优化内容

根据2014年7月沈阳研究院研究报告，通过现场实测与实验室测定，得出西翼二号回风大巷2煤层瓦斯参数测定结果（表2）。

2015年11月，中国矿业大学在西翼一号回风大巷、西翼二号回风大巷现场实测瓦斯基础参数（表3）。

2016年6月，中国矿业大学通过现场实测与实验室测定，得出东翼一号辅运大巷瓦斯基础参数（表4）。

对以前石门揭煤的参数进行全面分析，并对揭煤方案进行了优化。在东翼一号辅运大巷石门揭煤过程中与中国矿业大学瓦斯研究院、重庆中环公司测定各项突出指标。确定没有突出危险后，在确保安全的前提下，对东翼一号辅助运输巷石门揭煤方案主要优化三点：

（1）距2号煤法向距离10m前测得瓦斯压力，钻屑解吸指标，瓦斯含量各项指标都不超临界值的前提下，不再施工瓦斯释放钻孔。

（2）在能保证安全的情况下，由于该巷道一直采用综掘掘进，不再采用远距离放炮揭开煤层，继续综掘机掘进。

（3）不再采用开天窗方式揭煤，确保了巷道支护强度。

5、石门揭煤工作面突出敏感性预测指标及临界值

经过前几次的石门揭煤数据分析并结合园子沟矿井的实际情况，确定符合对本矿井突出的综合指标及其临界值。现場主要采用瓦斯压力P、瓦斯含量W和钻屑瓦斯解吸指标△h2以上三项指标进行揭煤的预测和检验。

6、结论

围绕2煤层的突出危险性，形成了完整煤层揭煤方案流程。优化后石门揭煤与其他巷道石门揭煤相比，节省了钻孔施工费用，节约了钻孔施工时间，加快了巷道掘进速度。

在以前4次石门揭煤中，为了保证煤层有较大的暴露面积，采用在工作面迎头开天窗的方式。在顶板支护上有一定的不安全因素，而且也是对顶板结构的破坏。采用综掘后，不再开天窗，避免了支护上的安全隐患。

本矿井建设尚未完成，将来的巷道开拓中还将遇到更多次的石门揭煤。在将来的石门揭煤方案编制时，可以很好的参考和借鉴此次关于石门揭煤的优化。

参考文献

[1] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M].煤炭工业出版社，2009.

[2] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，2016.

[3] 俞启香.矿井瓦斯防治[M]，徐州：中国矿业大学出版社，1992.

[4] 粟才全，宋振琪.石门揭煤突出的动力特性及实验的研究.[D].青岛：山东科技大学，2011.