羊东矿—850水平大巷在高应力裂隙发育区施工中的瓦斯治理

苗磊

摘 要 羊东矿-850水平大巷为矿井的延伸开拓大巷，在2#煤层上方约20m，裂隙非常发育，掘进期间瓦斯异常涌出的危险性非常大。一般情况下，岩石对瓦斯的吸附能力非常弱，甚至不吸附瓦斯，地质构造作用使地层受到揉皱破碎，致使顶板砂岩裂隙发育，大量游离态瓦斯贮存在裂隙中；游离态瓦斯集中释放造成局部瓦斯异常涌出，对采掘巷道的施工安全有着重大影响。为防止下伏2#煤层瓦斯通过裂隙异常涌向-850大巷，采取创新性的综合瓦斯治理手段，保证了该工作面安全、快速掘进。

关键词 裂隙发育 大巷掘进 瓦斯治理

中图分类号：TD713 文献标识码：A

1工作面概况

-850水平大巷掘进工作面是羊东矿-850水平的回风、运输大巷，为我矿深部延伸工作面，水文地质条件较为复杂，工作面标高介于-795.9m～-813.2m之间，煤岩层倾角7啊？5埃？850回风大巷与-850轨道大巷平行掘进，水平距离40m，高差10m。

-850回风大巷掘进期间，16 #钻场3#瓦斯地质钻孔施工至17m处时瓦斯大，喷孔（未见煤）后及时搭茬抽采，始抽浓度为100%。17 #钻场设计3个钻孔均为瓦斯地质钻孔，2#瓦斯地质钻孔，施工至38.33m处时瓦斯大，喷孔，未见煤，钻孔终孔位于大煤顶板5m的炭线砂岩层位；3#瓦斯地质钻孔孔深134m，施工至120.75m处见煤，穿煤13.3m，未过煤，施工过程中有陆续喷孔现象；1#瓦斯地质钻孔施工至18.6m处时瓦斯大，喷孔，未见煤，钻孔终孔位于大煤顶板9.5m的炭线砂岩层位。1#、2#钻孔喷孔后，即停止钻进与主管路搭茬抽采，3#钻孔施工结束后立即搭茬抽采，钻孔接抽浓度均为100%。

2015年1月26日，五一区-850回风大巷已掘进至K28点前52.5m，巷道底板标高-798.277m，巷道以2‰下山进行掘进。掘进工作面正前断面裂隙及炮眼瓦斯最大达到4%，并偶尔伴有瓦斯喷出现象，巷道回风流瓦斯浓度达0.5%，给巷道的安全生产带来严重的威胁。根据此种情况，工作面停止掘进并立即采取措施。

2 -850水平大巷掘进前瓦斯治理措施

根据-850水平大巷掘进期间瓦斯涌出异常以及岩层裂隙发育情况，经分析，-850轨道大巷位于2#煤上部粉砂岩层位，厚度9.5m，节理较发育，岩层较为破碎，夹含大煤上部1号小煤，厚度0.2m；巷道下部9.5m至22.5m为炭线砂岩，厚度13m，为大煤老顶，以浅灰色石英为主泥硅质胶结，含碳线；巷道下部22.5m至24m为粉砂岩，厚度1.5m，为大煤直接顶，深灰色渐变黑灰色，上部砂性明显，向下部炭质增多，质地较软，植化石甚多，节理面上常含黄铁矿呈片状，层理不明显，节理发育，裂隙发育明显。

为防止2#煤层瓦斯大量涌出造成的瓦斯超限事故，保证-850水平大巷的顺利贯通，提前在-850回风大巷内施工穿层截流钻孔抽采瓦斯，并在-850轨道大巷施工注浆钻孔，对巷道底板裂隙发育地段进行加固。

2.1 -850水平大巷瓦斯截流钻孔技术

根据煤矿防治水规定：煤柱留设公式L=0.5KM（其中K取2，kp取0.46），五一区-850水平大巷高度M取3.5m，计算10m岩柱所承受的水头压力最大为2.28MPa。通过在-850回风大巷施工瓦斯钻孔并进行瓦斯压力测定，测得该地区2#煤层瓦斯压力最大为1.9MPa。-850轨道大巷裂隙发育区段距2#煤距离为24m，24m岩柱所承受的压力为5.47 MPa，为该地区瓦斯压力的2.9倍，可以确保不会发生煤与瓦斯突出，所以采取截流钻孔的方法抽采裂隙发育区的瓦斯，以保证巷道的安全掘进。为防止-850轨道大巷下伏2#煤层瓦斯通过裂隙异常涌进巷道，在-850回风大巷已有钻场内布置穿层截流钻孔，钻孔施工结束即封孔接抽。截流钻孔从开始接抽直至-850轨道大巷贯通，瓦斯浓度保持在70%以上，抽采纯量在2.5m3/min以上。-850轨道大巷在该裂隙发育区掘进期间未出现任何瓦斯异常涌出现象。

2.2 -850轨道大巷底板加固

根据五一区-850回风大巷实际掘进及钻探资料分析，-850轨道大巷安全贯通后，必须对瓦斯涌出异常的160m区段范围内巷道进行底板注浆加固，注浆目的层为大煤顶板以上10.0m至巷道底板间的砂岩岩层，对巷道底板薄弱地段进行加固改造，将异常涌出的瓦斯进行封堵，然后再进行瓦斯抽采治理。通过注浆充分填充了破碎围岩间隙，及时有效地控制了巷道瓦斯涌出量，遏制了瓦斯超限事故的發生，对巷道掘进安全状况起到了重要作用，同时显著提高了破碎围岩的整体性和稳定性，使围岩强度得到明显强化。

3效益分析

3.1经济效益

通过注浆，有效的维护了巷道，同时保证了围岩稳定，排除了安全隐患，解决了运输安全问题，同时减少了巷修工期。采用注浆+注浆锚索联合支护，每米材料费10315元，人工费用435元。巷道维护费用合计可直接节省资金458780元；-850轨道大巷瓦斯截流钻孔共计抽采瓦斯逾50万m3，因瓦斯综合治理成效显著，不考虑提前贯通的间接效益，仅裂隙发育区掘进生产效率的提高以及瓦斯发电项额外新增156万元产值，扣除新增钻孔费用，初步估计直接经济效益至少在500万元以上。

3.2安全效益

羊东矿-850轨道大巷在裂隙发育区域掘进，通过提前施工瓦斯截流钻孔进行瓦斯抽采拦截，并对巷道裂隙发育区底板进行注浆加固，不仅消除了该工作面瓦斯异常涌出隐患，保证了-850轨道大巷的正常掘进及系统的贯通；同时为大埋深水平开拓大巷在突出煤层附近施工中的瓦斯治理积累了宝贵经验。

3.3技术效益

在大埋深水平开拓大巷高应力裂隙发育区提前采用底板注浆加固措施和穿层截流钻孔抽采拦截瓦斯，保证巷道安全快速掘进，为以后的深部水平大巷在突出煤层附近施工积累宝贵经验。

3.4社会效益

通过管理与技术及时跟进，多措并举，保证了矿井正常衔接，延长了矿井寿命，对羊东矿广大职工家属安居乐业、社会稳定、社区和谐都有一定深远的意义。