突出煤层煤巷掘进工作面局部综合防突措施研究

贾永斌

(阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司，山西 032700)

煤与瓦斯突出的防治是突出矿井开采中一项十分复杂的系统工程，防治煤与瓦斯突出综合措施包括区域综合防突措施和局部综合防突措施两部分。依据“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则，在实施区域综合防突措施经效果检验达标后，在采掘过程中仍必须执行局部综合防突措施，但局部综合防突措施是建立在区域综合防突措施的基础之上，不能脱离区域综合防突措施而单独存在，无论是采煤工作面、煤巷掘进工作面，还是石门揭煤工作面，所有的局部综合防突措施都必须在经过开采保护层或煤层瓦斯预抽后才可以执行。文章从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、安全防护措施四个方面入手，对突出煤层煤巷掘进工作面局部综合防突措施进行研究。

1 工作面突出危险性预测

1.1 预测指标和方法

煤巷掘进工作面的突出预测方法采用钻屑指标法，其突出预测指标为钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑量S。

采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，预测钻孔从第2m深度开始，每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，每钻进2m至少测定1次钻屑瓦斯解吸指标K1值。

1.2 预测钻孔布置

根据煤层瓦斯赋存、突出危险情况，在沿走向煤巷掘进工作面进行预测时，施工至少4个直径为φ42mm、深度为8～10m的钻孔，钻孔应布置在软煤中，其中1个钻孔位于巷道中部，并平行于掘进方向，另一个钻孔的终孔点位于巷道两侧轮廓线外2～4m处。预测钻孔布置如图1所示。

图1 沿走向的煤巷掘进工作面预测钻孔布置

在沿倾向煤巷掘进工作面(如切眼等)进行预测时，施工3个直径为φ42mm、深度为8～10m的钻孔，钻孔应布置在软煤中，其中1个钻孔位于巷道中部，并平行于掘进方向，其余2个钻孔的终孔点分别位于巷道两侧轮廓线外2～4m处(图2)。

图2 沿倾向的煤巷(切眼等)掘进工作面预测钻孔布置

1.3 预测临界值

在未实际考察出临界值的情况下，建议采用《防治煤与瓦斯突出细则》推荐的临界值进行突出危险性预报，待在今后的防突实践中考察确定出符合矿井实际临界值后再使用。目前，采用钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑量指标S时，其临界值参照《防治煤与瓦斯突出细则》(表1)。

表1 钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值

1.4 突出危险性预测

如果实测得到的K1值、S值的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。

工作面地质构造、采掘作业及钻孔等现象主要有以下方面：

①煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；

②煤层赋存条件急剧变化；

③采掘应力叠加；

④工作面出现喷孔、顶钻等；

⑤工作面出现明显的突出预兆。

在突出煤层，当出现上述第④、⑤项情况时，必须采取区域综合防突措施；当有上述第①、②、③项情况时，除已经实施了工作面防突措施外，应当视为突出危险工作面并实施相关措施。

预测为无突出危险工作面，只有当上一循环预测指标也是无突出危险时，方可确定为无突出危险工作面，并在采取安全防护措施，保留足够的预测超前距(最小预测超前距为2m，在地质构造破坏严重地带还应适当增加超前距)的前提下掘进，如图3所示。掘进到位后，再进行下一次突出危险性预测。

图3 煤巷掘进工作面预测不超标时允许进尺平面示意

2 工作面防突措施

当煤巷掘进工作面突出危险性预测为有突出危险时，应执行工作面防突措施。选用超前钻孔(包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔)防突措施。

在采用超前排放钻孔作为掘进工作面防突措施时，巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围为5m。煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或者煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施设计要求实施时，必须施工钻孔需要查明煤层赋存条件，然后采用直径为42～75mm的钻孔排放瓦斯。在煤巷掘进工作面第一次执行工作面防突措施或者措施超前距不足时，必须采取小直径超前排放钻孔防突措施，只有在工作面前方形成5m及以上的安全屏障后，方可进入正常防突措施循环。

根据煤层瓦斯赋存、突出危险情况，超前排放钻孔设计直径为75mm。超前排放钻孔沿巷道掘进方向投影深度为12m，钻孔数量及终孔间距按排放钻孔有效影响半径确定，在没有考察出排放半径的情况下，终孔孔间距按2m设计，双排布置，共22个钻孔，排放时间需达到《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》中要求，在地质构造异常区域应该适当增加钻孔，掘进工作面超前排放钻孔布置示意图如图4所示。

3 工作面措施效果检验

当采取了超前排放钻孔防突措施，并经过一段时间的排放后，必须进行煤巷掘进工作面防突措施效果检验，其检验方法、指标、临界值与工作面突出危险性预测一致。分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离，在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。工作面防突措施效果检验必须包括以下内容：

检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关规章、标准等规定，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等(包括喷孔、顶钻等)，作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合分析、判断。

煤巷掘进工作面防突措施效果检验，钻孔个数应不少于4个，在地质构造异常区域应该适当增加检验孔，检验孔沿巷道掘进方向的投影深度小于或等于12m，并应布置在两个措施孔之间，钻孔直径为42mm。测试钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑量S，实测得到的K1值、S值的所有测定值均小于临界值(表1)，并且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效，必须重新执行区域综合防突措施或者局部综合防突措施。

当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度(简称投影孔深)相等，则煤巷掘进工作面在至少留5m防突措施超前距(在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但不得小于7m)的条件下，在采取安全防护措施后进行掘进作业。当检验孔的投影孔深小于防突措施钻孔时，则煤巷掘进工作面在至少留5m防突措施超前距(在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但不小于7m)并同时保留有至少2m检验孔投影孔深超前距的条件下，在采取安全防护措施后进行掘进作业。

4 安全防护措施

按照《防治煤与瓦斯突出细则》的要求，矿井在采取区域和局部综合防突措施后，为防止出现因预测失误或防突措施失效发生煤与瓦斯突出事故造成人员伤害，在掘进工作面作业前，还必须采取安全防护措施。安全防护措施主要包括避难硐室、反向风门、压风自救装置、隔离式自救器、远距离爆破等。同时，应按照国家相关政策，建设完善井下安全避险“六大系统”(监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统)，并达到“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”的要求。