上煤组轨回三联巷揭煤防突专项设计

李 军

（晋能控股煤业集团正明煤业，山西 左权 032600）

1 概况

1.1 工作面概况

上煤组轨回三联巷工作面位于井田内一采区，东北部为上煤组集中回风巷，南部、西部均为未采动煤。从上煤组集中轨道巷G26 点前26.6 m 沿方位角244°30′31″开口，以0°坡掘进10 m 后13°上坡掘进70m 后停掘（揭露3# 煤层），以24°30′31″方位沿3#煤掘进117.5 m 后和上煤组集中回风巷贯通。巷道标高902.6 m～915.8 m，巷道断面为4.2 m宽，3.1 m 高的半圆拱断面。

上煤组轨回三联巷掘进过程中会揭露3#煤层，在揭煤过程中需采取“两个四位一体”的综合防突措施。

1.2 地质概况

上煤组轨回三联巷所掘层位4#煤于山西组中下部,下距山西组底界K7 砂岩8.50 m～23.00 m，上距3 号煤层平均距离13.79 m。煤层厚度为0.00 m～1.30 m，平均为0.78 m。煤层稳定,全井田分布广泛。井田内15 个钻孔均见此煤层，仅T-13 孔尖灭，井田内8 个钻孔煤层厚度达到可采，不含夹矸，煤层结构为简单结构，为稳定大部可采煤层。煤层顶板为泥岩、砂岩、炭质泥岩，顶板较软易碎，底板为细、粉砂岩、砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩。

3#煤位于山西组中上部，上距2 号煤层5.79 m～11.75 m，一般8.33 m。煤层稳定，全井田分布广泛，井田内14 个钻孔都见此煤层，仅T-9、T-13 孔尖灭，各钻孔煤层厚度0.00 m～1.40 m，平均厚度0.78 m，井田内7 个钻孔煤层厚度达到可采，不含夹矸，煤层结构为简单结构，为稳定大部可采煤层。煤层顶板多为砂质泥岩、泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。

1.3 掘进方法和工艺流程

1.3.1 掘进方法

上煤组轨回三联巷揭煤期间采用炮掘施工工艺。

1.3.2 工艺流程

打眼→爆破→工作面锚网索支护→出煤矸→运输→打眼

1.4 煤层瓦斯情况

根据重庆煤科院对正明煤业井田内《2#、3#、4#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告》，3#煤层埋深大于435.4 m区域为突出危险区；埋深小于435.4 m区域为非突出危险区；4#煤层在埋深大于565.5 m区域为突出危险区；埋深小于565.5 m区域为非突出危险区。上煤组轨回三联巷掘进范围内最大埋深为336 m，处于无突出危险区。

2 揭煤防治煤与瓦斯突出的专项设计

2.1 揭煤程序

上煤组轨回三联巷掘进至70 m 处揭露3#煤，3#煤层在埋深大于435.4 m区域为突出危险区；埋深小于435.4 m区域为非突出危险区，揭煤区域为非突区域，根据相关规定需要执行以下的揭煤方案，其防突工艺流程为：

在进入距3#煤最小法线距离10 m（巷道位置18 m）处停止掘进，对3# 煤层进行超前预探，施工2个超前钻孔，探明前方煤层赋存情况，精确控制煤层层位及产状，防止误揭煤层并为揭煤防突措施提供基础数据。另在上煤组集中轨道巷G26 点前72 m处施工3 个取芯孔测定3#煤瓦斯含量、压力，利用含量压力测定结果对所揭3#煤层突出危险性进行区域预测。若区域预测为有突出危险，则在距3#煤最小法线距离7 m 处采取区域防突措施；若区域预测为无突出危险，则掘进至距3#煤最小法线距离5 m处采取局部综合防突措施。

距3#煤最小法线距离7 m 处采取区域防突措施，区域预抽钻孔从上煤组轨回三联巷迎头施工穿层钻孔进行区域预抽。待预抽不小于20 d 后，进行区域效果检验。效检合格方可掘进至距煤层最小法线距离5 m 处；若不合格，则继续抽采瓦斯，直至效检合格。

距3#煤层最小法线5 m 时，采用钻屑瓦斯解析指标法进行局部突出危险性预测（验证），若预测所揭煤层有突出危险，则采取超前钻孔排放瓦斯防突措施，进行工作面消突，然后进行局部效果检验；若预测无突出危险，在施工中应加强通风、监测，采用远距离放炮揭煤措施，并采用钻探手段边探边掘至距煤层最小法距2 m的位置。

距3#煤层最小法距2 m 时，采用钻屑瓦斯解析指标法对所揭煤层突出危险性进行最后预测（验证）。若无突出危险，则采用远距离放炮等安全防护措施揭露煤层；若有突出危险则采取超前钻孔排放瓦斯的防突措施进行工作面消突，然后进行局部效果检验，直至效检有效后采取安全防护措施揭开煤层。

2.1.1 前探钻孔

上煤组轨回三联巷在掘进过程中揭露3#煤层，因此在距3#煤层最小法线距离10 m 处时在工作面正前施工2 个前探钻孔，探明煤层情况及层位关系，防止误揭煤层。前探钻孔必须穿透煤层全厚，钻孔深度及角度可根据实际情况调整，确保钻孔进入顶（底）板不小于0.5 m。

2.1.2 瓦斯含量、压力测定

为加强防突管理，计划在上煤组集中轨道巷G26 点前72 m处施工3 个钻孔测定3#煤层瓦斯含量，并选其中两个钻孔进行封孔测定瓦斯压力。测压钻孔封孔采用水泥注浆泵封孔，施工完成后开始测定煤层原始瓦斯压力，并做记录。

2.2 防突程序

2.2.1 区域“四位一体”综合防突措施

1）区域突出危险性预测

根据重庆煤科院对正明煤业井田内《2#、3#、4#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告》，3#煤层埋深大于435.4 m区域为突出危险区；埋深小于435.4 m区域为非突出危险区；4#煤层在埋深大于565.5 m区域为突出危险区；埋深小于565.5 m区域为非突出危险区。上煤组轨回三联巷掘进范围内最大埋深为336 m，处于无突出危险区。为加强防突管理，计划对上煤组轨回三联巷进行含量、压力测定。

2）区域防突措施

若含量和压力有一项超过临界值，则在揭煤区域采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施。

在上煤组轨回三联巷施工63 个穿层预抽钻孔，钻孔间距6 m，直径94 mm，单孔深8 m～53 m，方位-80°～80°（假设巷道中线为0°，左偏为正，右偏为负），开孔高度1.5 m～3.1 m，预计钻孔工程量1 900 m。

钻孔控制范围：预抽钻孔控制巷道前方3#煤48 m，巷道两侧轮廓线外15.85 m。

3）区域措施效果检验

采用直接法测定残余瓦斯含量进行区域防突措施效果检验。

在上煤组轨皮三联巷正前施工穿层钻孔对上煤组轨回三联巷掲煤区域进行区域防突措施效果检验，共布置4 个检验测试点，分别位于巷道中部、巷道轮廓线外的上部及两侧。若测定残余瓦斯含量小于临界值且在钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象，措施有效，允许掘进至距离煤层法线距离5 m 处；反之措施无效继续区域抽放，直到效果检验有效为止。

4）区域验证

第一次区域验证：工作面掘进至41 m 时（距3#煤层法距5 m 处），进行区域验证，施工3 个钻孔测定煤的钻屑瓦斯解吸指标K1 值。

第二次区域验证：工作面掘进至54 m 时（距3#煤层法距2 m 处），施工3 个钻孔测定煤的钻屑瓦斯解吸指标K1。

测定钻屑瓦斯解吸指标时，要求在三个钻孔见煤以后，每1 m 测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1。

为了保证揭煤安全，只有测定的钻屑瓦斯解吸指标不超过临界值时，在采取远距离爆破等安全防护措施的情况下揭露煤层；否则必须执行局部综合防突措施。

2.2.2 局部“四位一体”综合防突措施

1）工作面突出危险性预测

工作面突出危险性预测与区域验证为同一程序。

2）工作面防突措施

1.当工作面预测为突出危险工作面时，必须采取工作面防突措施，在上煤组轨回三联巷施工排放钻孔进行消突，直到措施效果检验为无突出危险工作面。

2.钻孔排放半径为1 m，钻孔孔径为76 mm。

3.钻孔在控制范围内应均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。

4.最佳的钻孔施工长度（平面掘进方向投影）为10 m，钻孔排放半径1 m，排放钻孔的终孔间距2 m。排放钻孔控制巷道两侧轮廓线外5 m，控制工作面前方10 m 范围。

上煤组轨回三联巷迎头钻孔布置6 排钻孔，每排8 个，共布置48 个钻孔，终孔间距2 m，钻孔间距0.5 m，钻孔排距0.3 m。

3）工作面防突措施效果检验

当排放钻孔施工结束后，待排放8 h 后，在上煤组轨回三联巷工作面施工效果检验钻孔，利用钻屑瓦斯解吸指标法对工作面突出危险性进行效果检验。当指标超过临界值时，必须延长排放时间，直至消除突出危险性。

工作面防突措施效果检验钻孔孔数为5 个，分别位于预抽区域的上部、中部、下部和两侧，工作面防突措施效果检验钻孔从工作面迎头施工，检验钻孔应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的抽放钻孔之间，如检验结果的各项指标都在临界值以下，同时工作面未发现如钻孔喷孔、顶钻等动力现象或突出预兆等异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效，补充工作面防突措施，直至效果检验为无突出危险。在施工钻孔过程中，若遇到喷孔、顶钻等突出预兆时，必须采取区域防突措施。

若局部效果检验合格后需在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭露煤层。

3 结语

通过对轨回三联巷揭煤防突设计，达到了消突的目的，为以后的工作积累了经验。