岩巷揭煤三步快速消突技术在白坪煤业公司的实践应用

【摘 要】近年来白坪煤业公司随着13和21两个新采区的逐渐投入生产，揭煤工作日渐频繁，白坪煤业公司按照集团公司有关要求，结合实际情况，经过在13采区、21采区准备工作面揭煤过程中的不断总结分析，摸索出一套切实适合白坪煤业公司的快速揭煤消突技术――三步消突法，通过该方法的应用，确保了白坪煤业公司13采区第四中部车场等多条岩石巷道的安全、快速揭煤，缓解了采掘矿井采掘接替压力。

【关键词】消突；揭煤；技术；实践

1 背景介绍

白坪煤业公司位于登封市东金店乡，设计生产能力180万吨/年，矿井瓦斯含量为2～20m3/t，瓦斯压力0.1～2.0MPa，Δp 值为15～25，f值约0.15～0.3。矿井主采二1煤层，属“三软”不稳定煤层，煤层变异系数大，地质条件变化快， 为岩巷揭煤工作带来不便，通过先后在13采区七车场、21采区上部车场、21051上顺槽、21采区五车场及13091上顺槽等揭煤巷道的不断总结，终于摸索出一套切实适合白坪煤业公司的快速揭煤消突技术，并将该技术运用到13采区第四中部车场的揭煤消突过程中。

2 问题的提出

往日白坪煤业公司岩巷揭煤时，在巷顶距煤层法向距离10m之前，进行超前探测要求必须采用测定煤层原始瓦斯含量与瓦斯压力的方法进行区域性突出危险性预测，以判定该揭煤工作面是否位于突出危险区，按照煤层瓦斯参数测定技术标准要求，采用直接法测定一次瓦斯压力读数过程最少需要10天，加上钻孔施工与报告编制一般需要15天左右，若判定为揭煤巷道位于突出危险区，则必须在距煤层法向距离7m以前执行区域防突措施。

白坪煤业公司在揭煤时全部采用穿层钻孔预抽揭煤区域煤层瓦斯的区域防突措施，根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》及郑煤集团公司《一通三防管理规定》等相关规定要求，钻孔控制范围为巷道两帮轮廓线以外15m范围，终孔间距按照抽放要求进行设计（不大于3m），并且钻孔控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m；按照本要求一般最少需施工钻孔144个，两台ZDY―3200型钻机同时施工，施工周期为24天，抽放浓度降至5%以下之后对措施进行效果检验。

措施效果检验采用测定煤层残余瓦斯含量W及煤层钻屑解吸指标h2的方法进行，其中瓦斯含量W的临界值为7m3/t，h2的指标临界值为干煤200Pa，湿煤160Pa，测定钻孔施工时间为2天，实验室化验时间为2天，共计4天，再加上后期工作面局部突出危险性预测、最后验证等准备工作，综合上述，除去掘进时间，光是防突工作一般就需要35天左右。

施工程序相对繁琐，工期较长，投入人力、物力较多，间接的为矿井接替带来压力，为解决该类问题，研究一套切实适合白坪煤业公司的快速消突技术显得尤为重要，近年来，通过先后在13采区七车场、21采区上部车场、21051上顺槽、21采区五车场及13091上顺槽等揭煤巷道的不断总结，终于摸索出一套切实适合白坪煤业公司的快速揭煤消突技术―三步快速消突技术，并将该技术运用到13采区第四中部车场的揭煤消突过程中。

3 实施过程

13采区第四中部车场设计长度211m，主要服务于13051工作面、13071工作面的材料运输、通风、出煤、行人等重要任务，开口位置在13采区轨道上山轨14测点向上16.3m处，根据巷道设计及实际地质资料显示，该巷道从开口位置向前掘进60m将揭露二1煤层，揭煤点煤层厚度4m，煤层倾角12°，《白坪煤业公司矿井二1煤层瓦斯地质图》区域划分显示，该巷道位于突出危险区域，附近测定原始瓦斯含量9.2m3/t，原始瓦斯压力0.69MPa（白坪煤业公司瓦斯含量临界值为7m3/t，瓦斯压力临界值为0.5MPa），具体巷道与煤层关系如图1所示。

第一步：区域防突措施的施工

为避免巷道误揭煤层，岩巷掘进工作面在掘进过程中全程执行超前钻探措施，每循环保证不少于20m的超前距，故13采区四车场未刻意在距煤层法向距离10m时执行超前探测措施，经最后一循环探测钻孔分析，巷道与煤层关系如图1所示，为了在保证安全的前提下，尽量减少措施采取时间，缓解采掘接替压力，结合实际情况，经分析决定，直接在13采区第四中部车场巷顶距煤层底法向距离7m处执行穿层预抽揭煤区域煤层瓦斯的区域性防突措施，措施具体如下。

图1 13采区第四中部车场与二1煤层关系示意图

图2 区域防突措施钻孔设计布置剖面示意图

图3 区域防突措施钻孔沿层面剖面示意图

（1）措施钻孔控制巷道两帮轮廓线以外15m范围，终孔间距按照水力冲孔增透卸压后抽放瓦斯要求进行设计（不大于6m），并且钻孔控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m；

（2）每一竖排钻孔施工后立即封孔、联网进行抽放；

（3）钻孔施工时穿过煤层并进入岩层不小于0.5m；

（4）钻孔施工时要先施工中间孔，再逐渐向两侧施工，以使钻孔充分发挥作用；

（5）措施钻孔直径94mm。

措施中共设计36个钻孔，采用两部ZY-2300型矿用坑道液压钻机进行施工，施工过程中执行水力冲孔增透卸压措施，水压8-10MPa，施工周期10天，单孔施工完毕后立即组织封孔联网抽放，所有单孔抽放抽采浓度降至5%以下后，测定残余瓦斯含量进行效果检验，抽放时间3天，共计耗时14天。钻孔实际情况如表1。

第二步：区域防突措施的效果检验与区域验证

区域防突措施的效果检验采用测定揭煤区域煤层残余瓦斯含量的方法执行，共测定4个瓦斯含量，测定时采用直接法测定，钻孔施工时间耗时1天，地面化验时间2天，出报告1天，共需4天；地面化验的同时现场进行区域验证，按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，区域验证要求在巷道距煤层法向距离5m前执行，为节省时间，决定直接在区域防突措施执行位置进行区域验证（巷道距煤层法向距离7m处），但布点位置符合规定要求即可。测定5个点，每个点均按要求测定钻屑解吸指标h2值，共耗时3天，刚好是区域效检瓦斯含量的地面化验时间，即第二步共耗时4天。具体测定情况如表2、表3。

表1 区域防突措施钻孔施工情况表

表2 区域措施效果检验情况表 表3 区域验证情况表

第三步：揭煤爆破前的最后验证

在巷道边探边掘至巷道距煤层法向距离1.5m―2m位置处时，同样采用测定钻屑解吸指标h2值的方法进行揭煤爆破前的最后验证，共布置5个点，耗时2天，具体测试情况如表4。

经过揭煤前的最后验证指标均不超限，然后在采取安全防护措施的前提下，施工揭煤导硐与爆破孔，最后执行远距离爆破，完成揭煤作业。

表4 区域验证情况表

4 结语

综上所述，经对比，岩巷揭煤时，本方法总体比普通揭煤方法可节省时间15天，对于缓解矿井采掘接替具有意义重大，尤其对于新建矿井，可大大减少因巷道揭煤投入的大量人力、物力，同时，提高揭煤工作效率，使得矿井早日进入生产状态。其创新点主要有：

4.1 本消突技术不在执行区域突出危险性预测，任何工作面全部按照突出危险工作面管理，直接执行区域防突措施，并进行措施的效果检验；

4.2 在施工区域防突措施钻孔过程时，执行了水力冲孔增透卸压措施， 比不采取水力增透措施可节省一半的钻孔工程量，大大提高了区域防突措施的效率；

4.3 直接采取区域防突措施，大大提高了揭煤时的安全保障。白坪煤业公司经过在13采区七车场、21采区上部车场、21051上顺槽、21采区五车场、13091上顺槽及13采区四车场等地点的实践考察发现：直接采取区域防突措施后，工作面局部突出危险性（区域验证）预测及揭煤前的最后验证时，全部实现了零超限。即通过直接采取区域防突措施，可大大降低采取局部防突措施的概率，全面实现了既安全又快速的揭煤作业。