矿井局部防突技术中石门及井筒揭煤防突技术

◎修长纲

相对于区域防突技术，局部防突主要用于小范围煤层内的突出防治，这种防治主要用于掘进巷道工作面前方的煤体消突。与煤巷条带顺层长钻孔掘前抽采措施比价，距离要短得多。所以，局部防突既包括石门及井筒揭煤防突，也包括煤巷掘进的小范围煤体防突。巷道掘进工作面的突出次数最多，占总突出次数的87%；而且石门揭煤工作面的突出强度最大，平均强度达到342 t／次。石门及井筒揭煤突出防治属于局部防突的范围，因为这时设计的煤层范围较小，距离较近，因此，放在局部防突的内容中研究。

在突出矿井，煤层巷道掘进是突出防治的重点。一般而言，煤巷突出的强度并不大，平均也就40-50 t／次，但是煤巷突出的次数较多，是突出防治的重点。此外，煤巷在遇到集中应力叠加区或复杂地质构造交汇带，也能出现成千吨的特大突出，会导致严重后果。

在局部防突的过程中，由于工作面要求持续不断地向前延伸，要求任何一项工艺措施都不能延误较长的时间，不然就会影响整个施工进度。这就给局部防突提出了更高的要求，既要防止突出带来的危害，又必须提高生产效率。

在煤矿立井掘进和石门掘进过程中，遇到煤层必须进行揭煤作业。从探测煤层开始到巷道穿越煤层，进入到煤层底（顶）板岩石2m 以上为止，石门及井筒揭煤。在揭煤过程中，必须实施突出预测、突出防治、效果检验及安全防护的措施，确保揭煤过程安全。在对高瓦斯煤层或突出煤层揭煤前，需对揭煤巷道周边一定范围内的煤体采取防突措施，其技术措施主要是穿层钻孔的瓦斯抽采，也可采用诸如煤体固化、金属栅栏等措施。

在石门揭煤前，必须制定专门的石门揭煤设计。

一、石门揭煤设计内容

1.突出预测方法及预测钻孔的布置，控制突出煤层层位和测定煤层瓦斯压力的钻孔布置。

2.建立安全的独立通风系统，并加强控制通风风流的措施。

3.揭穿突出煤层的防治突出措施。

4.）准确确定安全岩柱厚度的措施。

5.安全防护措施。

二、石门揭穿煤层前必须遵守的规定

1.首先需要掌握煤层层位及突出危险程度，在井巷法向距离煤层10m 前（地质构造复杂、岩石破碎）必须施工不少于2个探测钻孔，控制煤层层位。在法向距离10m 处测定煤层瓦斯压力等相关突出指标。掌握煤层的突出危险性，煤层的位置、厚度、倾角、顶底板岩性及地质构造等，为设计预留安全岩柱的尺寸和编制防突设计提供可靠资料。探测钻孔、测压钻孔可参照图1 布置。

图1 控制煤层位置的前探钻孔和测压钻孔布置示意图

1，2-控制煤层位置的前探钻孔；3，4-测定瓦斯压力钻孔；5-煤层；6-打前探钻孔时工作面的位置；

7-打测压钻孔时工作面的位置；8-留设安全岩柱时工作面的位置

2.根据《防突规定》，在石门工作面距煤层5 m（垂直距离）以外，至少打3 个钻孔测定煤层的瓦斯，并测定钻屑量和瓦斯解吸指标、煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数等，以便预测煤层的突出危险性。

从突出"球壳失稳"机理看，石门揭煤时突出的危险来自于煤层内分层。软分层越厚，软分层中煤样的初始释放瓦斯膨胀能越大，越可能出现突出。因此，在进行石门揭煤突出预测中，必须采用完整煤芯取样器取出整个煤厚的煤芯，确定煤层中软分层的厚度及位置。测定煤层的瓦斯压力和煤层温度后在实验室内测出软分层煤样的初始释放瓦斯膨胀能指标，以确定出该煤层在石门揭煤条件下的突出危险性。

在近距离煤层群内，煤层间距小于5m 或层间岩层破裂时，各煤层中的瓦斯压力相差较小，也可以用一个钻孔测定这些煤层的综合瓦斯压力。

3.为避免误穿煤层，导致突出事故，在石门工作面距煤层垂距5m 左右时，在石门工作面顶（底）部打超前探孔，超前距必须大于2m，以确保石门工作面与煤层之间的岩层厚度大于2m。

4.在进行石门揭煤前，必须在石门工作面与煤层之间留安全岩柱。在采用震动爆破措施时，要求最小的岩柱垂厚是：急倾斜煤层为2m，倾斜和缓倾斜煤层为1。5m。若岩层松软、破碎，还必须适当增加岩柱厚度。

5.经突出预测确定有突出危险的煤层必须采取防突措施，并经过效果检验有效后，应用震动爆破的措施揭穿煤层；在预测有突出威胁时（即突出预测指标尚未达突出临界值），也可以不采取防突措施，但必须用震动爆破揭穿煤层。

6. 经过预测为有突出危险的煤层，须采取抽采瓦斯、排放钻孔等有效的防突措施，并配以震动爆破揭穿煤层。在实施防突措施时，必须进行实际考察，得出符合本矿实际的有关参数。对暂时无实际考察资料的矿井，可卧参照《防突规定》执行。

三、石门揭穿突出煤层的防突措施及效果检验对于预测有突出危险的煤层，必须实施防突措施，采用多孔排放瓦斯等措施