立體消突措施在盤江礦區(qū)的應(yīng)用

1、“立體消突”措施在盤江礦區(qū)的應(yīng)用盤江煤電集團(tuán)公司盤江煤電集團(tuán)公司（以下稱盤江公司）由原國有重點(diǎn)煤礦盤江礦務(wù)局改制而成，始建于1966年，是貴州省重要的煤炭企業(yè)。全公司現(xiàn)有6對生產(chǎn)礦井（火鋪礦、金佳礦、老屋基礦、山腳樹礦、月亮田礦、土城礦），礦區(qū)設(shè)計能力為8.55Mt/a，核定生產(chǎn)能力為11.50Mt/a（其中核定通風(fēng)能力為14.98Mt/a）。礦區(qū)資源豐富，地質(zhì)儲量9500Mt，煤種齊全，煤質(zhì)好，發(fā)熱量高。2006年生產(chǎn)原煤9.43Mt，2007年生產(chǎn)原煤10Mt。一、盤江礦區(qū)煤與瓦斯突出情況簡介盤江礦區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，總厚度220377m，含煤2060層，其中可采煤層1025層，

2、可采煤層平均總厚16.2433.2m。在可采煤層中，有4層煤（7號、12號、17號和19號煤）曾發(fā)生過突出。自1966年以來，盤江礦區(qū)共計發(fā)生20余次煤與瓦斯突出，突出最大煤量為700t，突出最大瓦斯量為5.8×104 m3，共造成25人死亡。盤江公司現(xiàn)有的6對生產(chǎn)礦井中，除山腳樹礦為高瓦斯礦井外，其余5對礦井均是煤與瓦斯突出礦井，瓦斯含量及涌出量較大，煤層瓦斯含量為3.69420.329 m3/t。2007年礦區(qū)絕對瓦斯涌出量為632.65 m3/min，相對瓦斯涌出量為34.31 m3/t。二、“以抽為本，立體消突”的防突構(gòu)想眾所周知，防突措施可分為區(qū)域性防突措施和局部性防突措施

3、。區(qū)域性防突措施主要有開采保護(hù)層、區(qū)域性預(yù)抽等；局部性防突措施有開采卸壓槽、開掘巖石卸壓巷道、水力沖孔、水力沖刷、水力割縫、大小直徑超前卸壓鉆孔、深（淺）孔松動爆破、煤層注水、煤層瓦斯預(yù)抽、金屬骨架、管棚超前注漿、巷道輪廓外固化技術(shù)、微差爆破等。就盤江礦區(qū)的實(shí)際情況而言，采取開采保護(hù)層的措施防突效果較好，其有效保護(hù)范圍內(nèi)煤層開采的防突問題一般可以得到有效的解決。防突工作的難點(diǎn)主要在于無保護(hù)層及承壓區(qū)（煤柱區(qū)）內(nèi)開采時的防突，過去的工作中，在該區(qū)域進(jìn)行采掘時，我們主要采取了深（淺）排放鉆孔排放、預(yù)抽瓦斯等措施，但在部分礦井未能有效地遏制煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。通過分析，我們認(rèn)為主要存在的問題如下

4、。(一)防突措施的力度不夠，效果不好在無保護(hù)層可采及承壓區(qū)域的煤層內(nèi)開掘巷道時，采取深（淺）排放鉆孔排放、巷道迎頭及兩幫鉆場預(yù)抽等措施（這些措施可近視認(rèn)為屬平面防突措施）。但在特殊區(qū)域（煤層厚度、傾角變化大、有地質(zhì)構(gòu)造及瓦斯壓力、地應(yīng)力大等區(qū)域）掘進(jìn)時，此措施防突力度不夠，效果不好，不能有效地防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。盤江礦區(qū)的多起突出事故就是在這種情況下發(fā)生的，如老屋基礦“11.20”煤與瓦斯突出事故及月亮田礦“7.16”煤與瓦斯突出事故前，都采取了深（淺）排放鉆孔排放及迎頭抽放措施，檢驗(yàn)沒有突出危險性，但結(jié)果發(fā)生了突出。（二）突出危險性預(yù)測預(yù)報及防突措施效果檢驗(yàn)的結(jié)果未能真正的反映煤層的

5、突出危險性由于受多方面因素的影響，如突出危險性檢測方法的選擇是否恰當(dāng)、參數(shù)的確定是否可靠及人員操作是否存在不足等，我們檢測出來的結(jié)果不一定能真正地反映煤層的突出危險性，因此僅靠單一的檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，有時與實(shí)際存在一定的差距。金佳礦“9.21”煤與瓦斯突出事故發(fā)生前，檢驗(yàn)結(jié)果為無突出危險瓦斯解析指標(biāo)K1值為0.0565mL/(g·min1/2)，鉆屑量為2.6kg/m，允許進(jìn)尺6m，但在爆破后發(fā)生了突出。因此，不能僅憑一項(xiàng)檢測結(jié)果判斷煤層的突出危險性，應(yīng)采取措施從根本上消除突出危險，才能達(dá)到有效防突的目的。為此，盤江礦區(qū)提出了符合實(shí)際的“以抽為本，立體消突”的防突構(gòu)想（以下稱“立體防

6、突構(gòu)想”），即以抽放為主要手段，在立體上采取綜合防突措施，克服平面防突措施的不足，從根本上消除突出危險。采煤工作面立體綜合防突措施主要有開采上（下）保護(hù)層配合專用抽放巷穿層及本煤層鉆孔抽放措施（圖1）。掘進(jìn)工作面立體綜合防突措施主要有頂（底）板專用抽放巷穿層抽放配合本煤層鉆孔抽放（圖2）及頂（底）板專用抽放巷穿層抽放配合深（淺）孔松動爆破等措施。 圖1 采面立體防突措施 圖2 掘進(jìn)工作面立位防突措施同時，為了實(shí)現(xiàn)從根本上消突的目標(biāo)，盤江公司加強(qiáng)了管理，制定了一系列技術(shù)及管理方面的配套措施。如明確規(guī)定掘進(jìn)過程中若炮后回風(fēng)瓦斯?jié)舛瘸^2或打鉆時出現(xiàn)噴孔、頂鉆、夾鉆等現(xiàn)象時，視為有突出危險，要采取補(bǔ)

7、充消突措施；預(yù)測預(yù)報或防突措施效果檢驗(yàn)為無突出危險后，還須施工驗(yàn)證孔進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證時如出現(xiàn)噴孔、頂鉆、夾鉆等現(xiàn)象，視為沒有消突，還需采取防突措施后再次進(jìn)行驗(yàn)證，直到確認(rèn)沒有突出危險并報集團(tuán)公司批準(zhǔn)后方可進(jìn)行采掘作業(yè)等。三、立體防突構(gòu)想在盤江礦區(qū)的實(shí)踐（一）在土城礦14129綜采面的實(shí)踐1.14129綜采工作面基本情況土城礦為煤與瓦斯突出礦井，建礦以來12號煤層共發(fā)生6次煤與瓦斯突出，其中最大的一次突出煤量309t，瓦斯量24200 m3。14129綜采工作面位于土城礦14采區(qū)井筒西翼，距地表平均垂深為350m，走向長為1068m，傾斜寬136m；煤層厚度為2.25.1m，平均3.8m；煤層傾角

8、為15°23°，平均20°；煤炭儲量為0.745Mt。該面頂?shù)装迩闆r為：偽頂為0.3m厚的粉砂質(zhì)泥巖；直接頂為1.510m厚的灰色泥質(zhì)粉砂巖，貝殼狀斷口；基本頂為34m厚的灰色厚層細(xì)砂巖，致密堅(jiān)硬；直接底為1.3m厚的灰色粉砂質(zhì)泥巖；基本底為3.0m厚的灰色粉砂巖，中粒砂巖。12號煤層的上覆煤層為9號煤層，層間距36m，不可采；下伏煤層為13號煤層，層間距為510m，不可采；其它煤層也不能作為保護(hù)層進(jìn)行開采。因此，14129綜采面的防突任務(wù)較為艱巨。2.14129綜采面防突措施及效果14129綜采面上區(qū)段14127采面開采已結(jié)束，采用沿空掘巷的方法可以解決1412

9、9回風(fēng)巷掘進(jìn)期間的防突問題。該面防突工作的難點(diǎn)在于14129運(yùn)輸巷掘進(jìn)及采面回采期間的防突。對此，在14129綜采面下伏15號煤層施工14159抽放巷，在14159抽放巷內(nèi)布置鉆場，對14129運(yùn)輸巷沿傾斜方向往上100余米的范圍進(jìn)行穿層預(yù)抽；然后，在14129運(yùn)輸、回風(fēng)巷及開切眼掘進(jìn)過程中，施工本煤層預(yù)抽鉆孔與穿層鉆孔配合，構(gòu)成立體抽放格局對14129綜采面進(jìn)行抽放。通過3個余月的穿層預(yù)抽，14129運(yùn)輸巷及開切眼掘進(jìn)期間除過地質(zhì)構(gòu)造帶時瓦斯解析指標(biāo)K1值為0.30.4mL/(g·min1/2)外，其余K1值均在0.3mL/(g·min1/2)以下，鉆屑量在2.0kg/m

10、以下，且未出現(xiàn)過動力現(xiàn)象，保證了綜采面的順利構(gòu)成。14129綜采面通過立體抽放，從根本上消除了突出危險性，回采期間瓦斯解析指標(biāo)K1值均在0.2mL/(g·min1/2)以下，也從未出現(xiàn)過任何噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象，解決了該面的防突問題，實(shí)現(xiàn)了月產(chǎn)量達(dá)148.811kt最高紀(jì)錄。（二）在老屋基礦131217綜采面的實(shí)踐1.131217綜采工作面基本情況老屋基礦為煤與瓦斯突出礦井，12號、17號、19號煤層為突出煤層。131217綜采面位于老屋基礦北三采區(qū)延深一亞區(qū)段南翼，工作面走向長594m，傾向?qū)?44m，煤層平均厚度為5.5m，傾角為10°，儲量為0.691Mt。煤層瓦斯含

11、量為21.57 m3/t。煤層為半亮型，玻璃光澤，條帶狀，較松軟。該面頂?shù)装迩闆r：偽頂為00.5m的黑色頁巖；直接頂為08m的粉砂巖，基本頂為細(xì)砂巖夾菱鐵質(zhì)條帶，節(jié)理、裂縫不發(fā)育，較穩(wěn)定；直接底為0.6m厚的泥巖；基本底為細(xì)砂巖夾菱鐵質(zhì)條帶，較穩(wěn)定。131217綜采面上覆10號煤層與12號預(yù)煤層合并，無保護(hù)層可開采；下伏煤層為14號煤層，層間距為105m，不可采。131217采面的瓦斯涌出量為55 m3/min。2.131217綜采工作面防突措施及效果131217綜采面上區(qū)段131215采面開采已結(jié)束，采用沿空掘巷的方法可以解決131217回風(fēng)巷掘進(jìn)期間的防突問題，因此該面防突工作的難點(diǎn)在于1

12、31217運(yùn)輸巷掘進(jìn)及采面回采期間的防突。為解決131217運(yùn)輸巷掘進(jìn)的防突問題，在距131217運(yùn)輸巷水平距離1520m、與12號層頂板的法線距離為1015m的位置施工巖石專用抽放巷（該巷可作為131217運(yùn)輸巷掘進(jìn)前的高位預(yù)抽巷，同時還可以作為下區(qū)段采面回采時的高位抽放巷，實(shí)現(xiàn)一巷兩用），在抽放巷內(nèi)每隔3m布置一個鉆位，每個鉆位布置5個穿層預(yù)抽鉆孔，鉆孔控制131217運(yùn)輸巷輪廓線外5m范圍，鉆孔終孔間距為3.0m（走向）×3.0m（傾向）。同時，在131217運(yùn)輸巷開口位置沿巷道設(shè)計方位施工本煤層長鉆孔實(shí)現(xiàn)立體網(wǎng)格抽放，預(yù)抽3個月后開始掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中預(yù)測無突出危險及無任何動力

13、現(xiàn)象，并且創(chuàng)造了平均月進(jìn)尺256m、最高月進(jìn)尺達(dá)276.5m的掘進(jìn)記錄（該巷采用U形棚支護(hù)，斷面14.8 m2）。131217采面回采期間的防突問題，我們采取在回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷及開切眼掘進(jìn)過程中，施工本煤層密積鉆孔進(jìn)行預(yù)抽的方法，得予很好解決，回采過程中預(yù)測未出現(xiàn)突出危險及任何動力現(xiàn)象。（三）在火鋪礦21122下巷掘進(jìn)的實(shí)踐火鋪礦為煤與瓦斯突出礦井，12號、17號、19號煤層為突出煤層。21122采煤工作面面位于火鋪礦21采區(qū)一區(qū)段12號煤層北翼，標(biāo)高為+1580+1642m，工作面走向長650m,傾向?qū)?53m，平均煤厚4.69m,煤層傾角26°,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，半暗型，厚度穩(wěn)定，屬肥

14、煤。21122運(yùn)輸巷開口往里136m至開切眼往外100m段處于承壓區(qū)，為未解放段。21122運(yùn)輸巷從2004年11月14日開工開始掘進(jìn)，首先采用一臺2×30kW局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，瓦斯涌出量為0.82.0 m3/min；后由于瓦斯涌出量增大到47 m3/min，同時出現(xiàn)噴孔、頂鉆及瓦斯解析K1值超限等現(xiàn)象，又采取在21122運(yùn)輸巷迎頭打長鉆孔（孔深80m）進(jìn)行抽放及增加1臺2×45kW的局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)等措施，仍不能解決該頭的瓦斯及防突問題，掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛葧r常超限且有突出危險。從2004年11月至2005年3月，5個月共進(jìn)尺寸314m（其中有136m處于缷壓區(qū)）。為解決211

15、22運(yùn)輸巷掘進(jìn)的防突及瓦斯問題，停止21122運(yùn)輸巷的掘進(jìn)，從迎頭退回5m施工頂板巖石專用瓦斯抽放巷，在抽放巷內(nèi)設(shè)置鉆場施工穿層鉆孔與21122運(yùn)輸巷迎頭施工的本煤層長鉆孔形成立體抽放網(wǎng)絡(luò)對21122運(yùn)輸巷未掘區(qū)域進(jìn)行抽放，通過2個月余的預(yù)抽后，于6月5日恢復(fù)21122運(yùn)輸巷的掘進(jìn)，7月28日掘到設(shè)計位置。21122運(yùn)輸巷在未實(shí)施立體防突措施以前，瓦斯?jié)舛葧r常超限，打鉆時經(jīng)常出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象并有突出危險，月進(jìn)尺僅有60余米，其中2004年12月只進(jìn)16.1m。實(shí)施立體防突措施以后，月平均進(jìn)尺達(dá)150余m，徹底消除了危險，安全得到了保障。四、經(jīng)驗(yàn)與體會（1）以抽放為主要手段，在立體上采取防突措施、從根本上消除突出危險的立體防突構(gòu)想，通過在我省盤江礦區(qū)的實(shí)踐，可以實(shí)現(xiàn)消突的目的。(2)實(shí)施立體綜合防突措施，工程量及投入相對較大，但能達(dá)到真正消突的目的，