回风立井揭煤技术应用实践

秦玉明　王海涛

摘 要：针对龙煤鹤岗分公司兴山煤矿回风立井施工揭煤技术问题，龙煤矿山建设有限公司承建煤矿回风立井井筒及相关巷道工程施工。公司严格按照国家相关法律法规要求，本着贯彻执行国家及本行业部门有关建设方针和技术政策，采用先进的科学技术，充分利用本企业的施工能力和技术经验，提高矿井建设的综合效益，依据图纸在确保安全和工程质量的前提下，合理安排施工顺序及工程进度，最终顺利圆满地完成了施工任务，取得了良好的经济和社会效益。

关键词：回风立井 煤层揭煤 抽放钻孔

中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0036-02

煤矿巷道揭煤施工是一项十分危险而复杂的系统工程，特别是立井井筒揭煤工程[1-2]，由于揭煤过程中煤与瓦斯突出强度大、突出量多、涉及范围广，极易造成严重破环，给矿井带来人员和财产损失。因此，在立井揭煤施工中要严格根据《防治煤与瓦斯突出规定》等相关法律法规，对具有煤与瓦斯突出危险性的区域进行揭煤作业。必须严格按照揭煤相关规定进行设计和施工，确保安全平稳施工。

1 工程概况

兴山煤矿地理位置位于鹤岗矿区最北端，该井田位于鹤岗煤田最北端，构造总的规律，构造形迹在空间的展布，低序次的构造特征都与煤田构造规律有其成生联系。原煤的灰份在10.8%～7.43%之间，挥发份在32.65%～9.37%之间，发热量都在23.56～5.66MJ之间。属于特低硫、低磷、高发热量、高挥发份。煤矿回风立井井筒设计井深426.163m，掘进直径为7.8m，净直径为7.0m，井壁结构为浇筑混凝土，井壁厚度400mm，混凝土强度等级C30。围岩破碎时，采用锚网喷临时支护，掘进直径为8.0m，喷砼强度C15，喷厚100mm，由龙煤矿山建设有限工程公司负责施工。

2 局部综合防突措施

局部综合防突措施包括四个方面：工作面突出危险性预测、工作面防突措施、工作面措施效果检验、安全防护措施[3-6]。

2.1 工作面突出危險性预测

根据《防治煤与瓦斯突出规定》和兴山煤矿防突实验室现有条件，采用钻屑瓦斯解吸指标法及瓦斯含量进行突出危险性检测。在工作面施工超前钻孔，钻进到煤层时每钻进1m采集一次孔口排除的粒径1～3mm的煤钻屑，在-1m标高处检测结果：Δh2湿煤样指标最大值160Pa，瓦斯含量w=7.97m3/t。在-4.5m标高再次取样检测结果：Δh2湿煤样指标最大值170Pa，瓦斯含量w=8.68m3/t。并且在施工超前钻时发生喷孔、顶钻现象，根据相关规定认定该煤层有突出危险性。

2.2 工作面防突措施

（1）抽放钻孔设计。

采取卸压抽放钻孔防突措施，穿层抽放钻孔，抽放钻孔最小控制范围应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m，开孔间距不大于0.8m，其钻孔终孔穿透煤层底板1.0m，钻孔终孔间距按不大于5.0m布置，钻孔直径?90mm，工作面布置4圈钻孔，共计64个钻孔。

（2）施工要求。

①施工钻孔前先在井底工作面浇筑0.5m厚的砼将工作面超平。砼强度C30，水泥采用P.C32.5水泥；砂采用中砂。

②钻孔开孔使用Φ120mm钻头，开孔10m后更换Φ90mm钻头施工（若不足10m见煤，则在见煤点更换Φ90mm钻头）。钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整，应准确记录钻孔长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中的长度，开孔时间、见煤时间及钻毕时间。施工过程中，应认真观测返水情况，钻进速度，确认有无含水层、构造等，并随时验证煤层的变化情况。

③为防止塌孔影响钻孔抽放效果，每个钻孔施工完毕后，按钻孔施工长度全长安设防塌孔套管，套管露出孔口0.3m。

④封孔采用封孔泵，封孔管选用2根Φ21.25mm钢管，2m/根，两侧车扣，用管箍连接。注浆管长度10.5m，返浆管长度0.5m。

⑤每个钻孔封孔后，用4寸吸水管将防塌孔套管与气水分离器相连接，连接处打管卡子，并按设计孔号在吸水管上安装标志牌。

（3）钻孔管理。

瓦检员负责每班检查所有钻孔内的瓦斯情况，并真实详细记录，发现瓦斯变化异常及时反馈到防突部门。为防止钻孔内积水影响抽放效果，每班必须用压风，将所有钻孔吹孔一次，将孔内积水吹净。

2.3 防突措施效果检验

采用钻屑瓦斯解吸指标法，在工作面布置4个效果检验钻孔。开孔位置距第四圈钻孔0.4m，终孔位置距第四圈钻孔控制轮廓线0.5m，终孔长度超过煤层底板1m。经计算，全部钻孔施工完毕后，需抽放30天能将煤层瓦斯含量抽放至5m3/t以下。

钻孔抽放30d后，再施工效果检验钻孔，如果所有效果检验钻孔测得的各项指标都小于临界值，将所有抽放钻孔用水泥浆全长封堵，再将效果检验孔安装压力表，每天观察记录煤层瓦斯压力变化情况，封孔测压15d，如瓦斯压力小于0.5MPa，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面，可以施工至距煤层法向距离2m，重新用钻屑瓦斯指标法再次进行效果检验，若检测指标值小于临界值，则无突出危险性，可以进行揭煤工作；否则，必须重新制定工作面防突措施，直到经验证为无突出危险性后方能进行揭煤工作。

2.4 揭煤安全防护措施

（1）打探眼措施。

揭煤期间（据煤层顶板法向距离5m到穿过煤层底板2m），每循环打眼深度小于2m。施工前进炮眼前，必须在工作面施工5个5m探眼，探眼1布置在井筒正中，探眼方向-90°，探眼2、3、4、5布置在井筒井壁四周，探眼角度-75°。每次打完探眼后，由瓦检员检查探眼内瓦斯浓度及瓦斯动力现象，若有动力现象，立即停止作业，将所有人员撤至地面，及时汇报矿调度及工区调度，等待处理。探眼不准作炮眼使用，若探眼内无异常情况，方可放炮前进。

（2）安设金属骨架。

揭煤施工期间，每循环施工完5m探眼后，在井壁施工金属骨架（采用注浆锚杆），防止煤层片帮，注浆锚杆长度2m，间距1.5m，每排17根。施工角度-60°。

3 远距离爆破安全措施

采用“一掘一支，两掘一浇筑”。施工炮眼长度2.2m，循环进尺1.8m，共爆破14次穿过煤层。采用锚网喷作为临时支护，每次浇筑混凝土穿过煤层。

4 撤人及放炮警戒要求

爆破前，由当班班长亲自带领井下所有人员升井，安排专人设岗警戒，清空井筒内及井筒20m范围内的所有人员后再返回放炮地点。井筒内及井筒20m范围内禁止有明火作业，50m内禁止人员靠近。放炮前，当班班长亲自通知各处警戒人员。揭煤爆破期间，井筒内及井筒周围20m范围内的所有电气设备必须断电。

5 解除警戒

揭煤放炮期间（距煤层顶板法向距离5m至穿过煤层底板2m），每次放完炮1h以后，并且炮烟排净后，由矿山救护队人员进入工作面检查，检查工作面瓦斯、煤层揭露、支护等状况及风筒是否完好，在工作面CH4浓度不超过1%，回风流中CH4浓度不超过0.8%，井筒内C02浓度不超过0.5%，没有发生突出、突出预兆和异常现象，通风系统正常的情况下，方可解除警戒，施工人员才能进入井筒内作业。

6 结语

龙煤矿山建设公司在鹤岗兴山煤矿回风立井煤层揭煤施工期间进行了详细的防突专项设计与制度管理，严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》执行。先区域措施后局部措施、区域措施为主、局部措施为辅的防突理念。采用区域穿层钻孔预抽井筒揭煤区域。有效解决了井筒揭煤区域瓦斯压力高、瓦斯含量大的问题。此次揭煤严格控制抽放钻孔孔间距，钻孔布置合理，预抽效果好，大幅降低井筒揭煤期间煤与瓦斯突出危险，保证了安全快速揭煤。保证了新采区工程按设计施工，保证了接续工作，同时也为建井处揭露回风立井煤层积累了丰富的经验和施工技术，该工作面防治煤与瓦斯突出治理的方法及效果對其它回风立井揭煤工作面在今后的防突工作中，具有指导及借鉴意义。

参考文献

[1] 赵彬.东大矿回风立井揭煤防突技术实践[J].煤炭技术， 2017，36（2）：171-172.

[2] 范晓刚.立井揭穿突出厚煤层若干问题的探讨[J].煤炭技术， 2016， 35（8）：207-208.

[3] 国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[Z].2016.

[4] 国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定读本[Z].2016.

[5] 张子敏.瓦斯地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[6] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[Z].2016.