主水仓探揭煤施工技术分析

李 军

（晋能控股煤业集团正明煤业，山西 左权 032600）

1 工作面概况

下煤组主水仓设计全长211.4 m，其中-15°下山斜巷长9.4 m，平巷202 m，坡度+2‰；硐室断面：直墙半圆拱形，净宽3.8 m，净高2.6 m，铺底厚度0.1 m；支护形式：锚网索喷射混凝土支护，锚杆采用Φ20 mm×2 200 mm 无纵肋螺纹钢树脂锚杆，布置间排距800 mm×800 mm 呈矩形布置；锚索采用Φ17.8 mm×7 300 mm 预应力钢绞线，布置间排距1 600 mm×2 000 mm 矩形布置；金属网采用Φ6.5 mm钢筋焊接成1 000 mm×2 000 mm，网格100 mm×100 mm；硐室喷浆厚度200 mm，砼强度C25。截止2020 年7 月17 日，主水仓已施工至第一拐正点（S5d点）前25 m，根据施工瓦斯抽放孔揭露岩性分析，主水仓再向前施工10 m 将揭露15 号煤层，按目前施工进度预计7 月22 日前后揭露15 号煤层。为确保揭煤安全，特编制本措施，以指导施工。

2 地质概况

2.1 煤层

根据《正明煤业井田地质报告》获悉，本次揭露煤层的控制情况、基本特征及变化规律分述如下。

15 号煤层位于太原组下段下部，上距K2灰岩16.0～20.1 m，一般为18 m，下距太原组底界K1砂岩5.5 m，一般为2～3 m。煤层层位极其稳定，全井田分布广泛，厚度4.15～8.07 m，平均厚度为5.58 m，可采系数100%，是本井田的主要可采煤层，煤层厚度变化不大，厚度变异系数10.3%，含1～3 层灰-黑灰色泥岩夹矸，煤层结构多为复杂结构。15 号煤层具有突出危险性，在施工中严格执行两个“四位一体”的防突措施进行施工，确保施工安全。

2.2 矿井瓦斯、自然发火、煤尘、地压情况

15 号煤层掘进工作面实测原始瓦斯含量11.26～12.98 m3/t；煤尘具有爆炸性，自然倾向性等级为Ⅱ类，属自然煤层；地温正常，无高温热害区，无冲击地压危险性。

2.3 水文地质

1）巷道在掘进过程中将从高庄水库周边穿过，层间距约340 m。预计对该掘进区域的影响很小，但仍要加强防治水工作。

2）巷道出水主要来源于K2石灰岩含水层，15 号煤层顶板距K2灰岩16～20 m。K2石灰岩厚3.79～7.50 m，平均5.60 m，裂隙较发育，富水性不均，且较弱，单位涌水量q=0.009 6 L/（s·m），渗透系数K=4.57 m/d，富水性弱。此含水层为15 号煤层直接和间接充水含水层，遇构造裂隙或陷落柱时巷道顶板可能出现滴、淋水现象。对工作面掘进影响较小。

3）根据《山西汾西瑞泰井矿正明煤业有限公司矿井水文地质补充勘探报告》井田内太原组灰岩水水位标高802.60～890.66 m，虽承压水头较高，但涌水量一般较小，单位涌水量0.000 474 L/（s·m），含水层富水性弱。井田内奥灰水位标高为828.75～829.75 m，该掘进巷道的标高在860 m，不存在奥灰水带压开采。遇到构造时，需探明该构造的含水性及其导水性，防止水害事故发生，确保安全生产。

4）预计该巷道在掘进期间正常涌水量为3.0 m3/h，最大涌水量为5.0 m3/h。对掘进影响不大，要密切监测顶板出水情况。掘进期间严格执行“物探先行，钻探跟进”的探放水要求，对物探异常区要进行钻探验证，确定无水害威胁后，方可进行作业。

5）井田范围内15 号煤层未开采，该掘进范围内不存在采空区。

3 揭煤施工工艺

3.1 揭煤施工方案

1）在施工中，严格按下煤组主、副水仓揭15 号煤层防突设计施工。

2）当工作面掘进至距煤层法线距离10 m 时，停止掘进，在工作面进行长探，打4 个前探钻孔、钻孔必须穿透煤层且进入煤层底板不小于0.5 m，穿掘煤层厚度、赋存、位置等情况。

3）工作面掘进点煤层距法线距离5 m 时，在工作面打4 个测压钻孔、测定煤层瓦斯压力，同时对煤层进行突出危险性预测预报，采用WTC 防突仪测定K1值和Smax值，当K1值和Smax值小于临界时，视为无突出危险性煤层。

4）工作面掘进至煤层法线距离2 m 时，再进行突出危险性预测预报，确认煤层无突出性危险时，在下煤组井底车场反向风门外500 m 采用远距离放炮。

3.2 防治煤与瓦斯突出措施

1）为防止误穿煤层，必须采用测量导线点控制掘进，由地测科下达揭煤通知单，技术人员现场标定掘进长度的控制点，施工队严格按准掘长度掘进，严禁超掘，并且在掘进时，每次打眼前后必须用4 m 长纤子在巷道底板中线至两帮800 mm 处各打1 个探眼，眼深不小于3 m，探眼与巷道底板夹角控制在15°～55°，若探眼探着煤，由当班负责人及时向施工队、矿调度室汇报，以准确控制煤层层位和保护岩性。

2）工作面掘进距煤层垂距5 m 时，采用远距离放炮揭开15 号煤层。

3.3 监测监控

3.3.1 便携式甲烷报警仪的配备和使用

跟班队长、技术人员、当班班组长、电工、安全员下井时必须携带便携式甲烷报警仪，对工作面及其分管范围内的甲烷进行不间断监测，如有报警现象（甲烷报警浓度为0.8%）必须停止作业，进行处理，并向矿调度室汇报。

3.3.2 瓦斯传感器的配备和使用

安设位置：T1 安装于风筒对侧距工作面迎头不大于5 m，距顶板不大于300 mm，距帮不小于200 mm；T2 安装在距巷道回风口10～15 m 范围内；T3 安装在水仓入口距井底车场混合风流处；T4 安装在进风巷距回风巷口10～15 m 位置，瓦斯传感器与工作面控制开关必须联锁，实现瓦斯电闭锁；风筒传感器安装在距出风口20 m 位置，并设置风电闭锁，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。

瓦斯浓度（体积分数下同）≥0.8%时，T1、T2 发出警告，当工作面瓦斯浓度≥1.2%时，T1 能切断工作面所有非本质安全型电器设备的电源；当回风巷中瓦斯浓度≥0.8%，T2 能切断工作面及回风流中所有非本质安全型电气设备的电源；当进风风流口瓦斯浓度≥0.4%，T4 发出警告，并能切断工作面所有非本质安全型电气设备的电源。当回风巷瓦斯浓度<0.8%时、进风分风口瓦斯浓度<0.4%时，经检测后，方可人工送电。

当工作面瓦斯浓度≥0.8%时，必须停止作业及时处理。当工作面瓦斯浓度≥1.2%时，所有施工人员立即撤出，并汇报调度室，由通风区编制排放瓦斯安全措施，等侯处理。

3.4 揭煤爆破措施

1）距煤层法线5 m 的位置开始采用“短掘短支、弱爆破”的施工技术，边探边掘，通过远距离放炮揭开煤层。

2）爆破材料。1 爆破采用三级煤矿许用乳化炸药，规格Φ32 mm×200 mm，每卷重200 g。两起爆采用铜质脚线毫秒延期电雷管，1～3 段，总延期时间不超过130 ms，不允许隔段使用。

3）炮眼深度为1.2 m，所有炮眼都在炸药和封泥间装1～2 个水炮泥，封泥都必须密实地装至孔口。

4）联线方法。串联。

5）起爆方法。放炮采用FD-200 型放炮器远距离一次起爆的方式，放炮地点距下煤组井底车场反向风门500 m 位置外。

6）爆破警戒。揭煤爆破时，将井下人员全部撤至副斜井500 m 位置，切断工作面所有电源。在回风巷与瓦斯管道联络巷位置设置警戒站岗，严禁人员进入。由跟班领导、队长负责清点人数，确认无误后人员全部撤到副斜井风机位置起爆，揭煤领导组组长下达起爆指令，放炮员方可联线放炮。放炮后，等待炮烟吹净后，由瓦斯员检查回风流中瓦斯浓度，经检测瓦斯浓度不超限时，由跟班领导、队长、班组长、放炮员、安全员、瓦斯员共同进入工作面，检查工作面瞎炮、瓦斯及顶板情况，确定无隐患后方可恢复工作面送电，进行下一工序作业。

3.5 巷道通风

工作面通风采用局部通风机压入式通风，在副斜井780 m 位置安设2 台FBD№8.0/2×55 kW 对旋式局部通风机（1 备1 用），配Φ800 mm 阻燃风筒供风。

新鲜风流：地面→副斜井→局部通风机→下煤组主水仓→工作面。

乏风：工作面→沉淀池硐室→下煤组井底车场→回风联络巷→回风斜井→地面。

3.6 巷道支护

1）临时支护。掘进揭煤过程中，采用前探梁支护作为临时支护。每次放炮后，首先用长柄工具由外向里、先顶后帮顺序，严格执行敲帮问顶制度，找净顶帮活矸、危岩，确认安全后铺上网片，使用前探梁、背板将顶板支设牢固，然后进行锚杆支护。

2）永久支护。永久支护采用锚网索喷射混凝土支护，顶板岩石破碎时缩短掘进进尺，每炮循环进尺不超过1.6 m，爆破后及时进行永久支护，根据工作面实际情况缩小锚杆、锚索支护间排距或增加29U型钢喷浆支护穿过15 号煤层。

3）严把工程支护质量关，不合格的工序要及时处理，方可进行下到工序施工，喷浆前要报验，经矿方、监理方验收合格后方可喷浆施工。

4 结语

通过对主水仓掘进工作面采取的综合揭煤技术措施，达到了预期的目标未产生瓦斯超限事故，为以后的防治瓦斯工作积累了丰富的经验。在本次的工作中，本人认为准确的地质预报是一切工作的前提，只有预报准确才能做到心中有数，为下一步的治理工作提供保障；长距离钻探是瓦斯治理的关键，钻孔方向是否正确；钻孔是否有塌孔；钻孔数量是否合理都是关键因子。通过本次揭煤为以后的瓦斯治理提供了很好的借鉴作用，且有很好的应用前景；但也清楚认识到由于每个煤矿的地质条件不同，煤种不同，瓦斯含量和压力也不近相同，也存在其局限性。建议在以后的工作中，一定要从实际出发，多进行准确的地质预报，多进行有效的长距离探测。