浅谈“六位一体”综合防突技术的研究与应用

摘要：随着矿井的开拓延伸，十二矿三水平采区进入深部开采阶段，煤与瓦斯突出动力现象明显，地应力和瓦斯压力等多种势能并存，使灾害的预测及防治变的更为复杂和困难，为此，加强对煤与瓦斯突出发生机理的研究，并开发相应的防治技术显得尤为必要。本论文围绕三水平采区地应力和瓦斯压力大、掘进困难等突出问题，针对性地采用“六位一体”综合防突技术，实现了工作面的安全高效掘进。

关键词:深部开采动力现象六位一体 安全生产

1采区概况

十二矿井田位于平顶山矿区东部，李口向斜西南翼锅底山断层的上升盘，地层走向北西西，总体倾向北北东，存在三个次级褶皱和三条大、中型断层。目前所掘进的三水平机风巷受李口向斜的影响，瓦斯含量相对较高。所采的己15-17煤组属于焦肥煤，煤的变质程度较高，发热量也大，但其相同质量煤的空隙体积过小，不利于瓦斯的释放。

己15-31010工作面是规划的三水平首采工作面，位于三水平东翼上部，工作面地表为高山，最高标高为+430米，工作面设计标高为－705m～－775m，垂深在1015m～1100m。

2治理技术措施

2.1突出机理

动力过程的能量准则：即破坏过程中所释放的能量大于所消耗的能量，则产生动力破坏。如系统的应变动能为U，外力势能为A，流动势能为E，煤岩体移动破坏消耗的能量为R，则有：

U + A + E - R > 0满足上式才有多余的能量转化为煤岩体和流体喷出的动能。

冲击地压诱导瓦斯突出应具备的条件如下：1、异常涌出瓦斯的物质条件；2、瓦斯异常涌出的动力条件；3、瓦斯解吸向采掘空间异常涌出的构造条件。

2.2防冲击地压措施

（1）高位瓦斯抽排巷穿层预抽

在高位瓦斯抽排巷向回风巷施工穿层钻孔，钻孔穿过回风巷断面，两个施工角度交替施工，形成立体控制，终孔进入已16-17煤层低板0.5m以上。可以起到很好的卸压以及煤层瓦斯抽放的效果。

（2）高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破

松动爆破是通过PVC管路将炸药送到预定位置，通过对煤层的松爆，以便达到增加煤层的透气性的效果，在松爆的影响范围之内，将煤层瓦斯中的游离和吸附状态的瓦斯全部抽出，并使煤层压力和地应力得到充分的释放，使其降低发生煤与瓦斯突出和冲击低压的几率，达到安全生产的目的。

（3）高压注水挤排瓦斯措施

结合煤体注水可降低粉尘、防治瓦斯涌出、防治煤与瓦斯突出、防治冲击地压的的基本原理，我矿根据实际情况，在工作面迎头前方30m范围内利用穿层松爆钻孔对煤体进行高压注水，增加该区域煤体含水量，从而使煤层的弹性潜能降低，岩层的单向抗压强度降低，使煤体中游离瓦斯挤排出来，达到进一步卸压的目的。注水时使用专用封孔器封孔，注水压力不得低于8Mp，流量表不动方可停止注水。

2.3防治煤与瓦斯突出措施

由于我矿己15煤层透气性较差，瓦斯含量较大，而且埋藏深，压力大，所以除选用超前排放钻孔措施作为基础防突措施外，同时还要采取前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽等加强性措施。

（1）前探钻孔措施

由于我矿三水平地质资料及水文地质资料较少，工作面进尺前必须先探明瓦斯地质及水文地质情况，确保无异常后方可施工。每个进尺循环探一次,主要探明前方已15煤层和已16-17煤层赋存和层间距变化情况。

前探钻孔共三个，孔深50m，孔间距为1m，开孔距顶板1.8m， 1号孔距离巷道下帮1.1m，3号孔距离巷道上帮1.1m，2号孔位于巷道中央，前探钻孔超前距为20m，每次前探后允许进尺30m。

孔号 孔深（m） 孔径（mm） 水平角（度） 倾角（度）

1 50 89 0 2

2 50 89 0 0

3 50 89 0 -2

1、水平角指相对于巷道施工方向的夹角，顺时针为正。

2、倾角指相对于钻孔方向煤层顶板的角度，上仰为正。

表1前探钻孔施工参数表

（2）边掘边抽措施

边掘边抽措施除了起到对巷道四周卸压和减少巷道内的瓦斯涌出以外，还可以通过边掘边抽钻孔对巷道轮廓线外的实体煤进行卸压。

在巷道两帮交替做钻场，同帮钻场间距40 m，异帮钻场间距20 m。钻场规格：宽×高×深＝3.5m×2.8m×3.5m。钻场内施工1排共4个挂耳孔，孔径89mm，孔深45m。超前距5m。施工钻场前先施工18个排放钻孔效检无异常后方可施工。

如因构造等原因钻孔深度达不到45米，则应按最短钻孔深度减去5米的间距来布置下一个同帮挂耳钻场。施工完毕的钻孔及时进行联网抽放。

钻场内的边掘边抽钻孔终孔位置最远落制到巷道轮廓线外12.5m的位置，更好的起到防突效果。

（3）超前排放钻孔措施

排放钻孔取值：钻孔孔径89mm。孔深15~17.5 m。排放半径：横向1.2m，纵向0.63m。

钻孔布置：为确保达到有效排放效果，工作面排放钻孔布置3排，共30个，每排孔10个，孔深15~17.5m，孔径89mm。孔间距0.4m。沿煤层层理方向布置，上排孔开孔距煤层顶板1m，第二排孔开孔距煤层顶板1.8m，第三排孔开孔距煤层顶板2.6m。两侧排放钻孔终孔位置落到巷道两帮轮廓线以外8.24米位置，实际控制巷道两帮轮廓线以外9.44m。

（4）高压磨射流割缝防突措施

在排放孔打完后，分别对30个钻孔全部进行割缝。根据高压磨射流割缝钻孔的影响半径计算，巷道两帮的割缝孔进行高压磨射流割缝后可影响到巷道轮廓线以外12.24-13.24m范围。

超前排放钻孔保留10m的超前距。割缝完毕后进行效果检验。

（5）浅孔抽放措施

施工排放钻孔过程中如出现喷孔现象，则对该孔周边相邻已打的钻孔进行抽放，出现喷孔的钻孔无异常后方可继续施工。

在工作面采取超前排放钻孔、高压磨射流割缝防突技术等措施后，必须进行措施效果检验。只有检验措施有效后方可进行掘进。

3实施效果

采用高位瓦斯抽排巷穿层预抽、高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破、迎头前30m区域高压注水挤排瓦斯措施，降低煤层瓦斯含量、释放煤岩的弹性能、增加煤体的含水性，增加煤体硬度，从而达到消除冲击地压危险，满足抽采指标中控制掘进工作面前方10m的要求；同时采取前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽、超前排放钻孔措施以及特殊区域浅孔抽放措施和迎头松爆措施防治煤与瓦斯突出，排放钻孔终孔位置落到巷道两帮轮廓线以外8.24米位置，排放钻孔进行高压磨射流割缝后可影响到巷道轮廓线外12.24-13.24m范围，边掘边抽钻孔终孔位置最远落制到巷道轮廓线外12.5m的位置，各钻孔均匀布置，对巷道两侧形成均匀卸压区，满足抽采指标中控制掘进工作面轮廓线外8m的要求。

松动爆破前后单孔浓度变化情况

“六位一体”防突措施执行后4～10月份进尺统计表

巷道名称 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月

31010进风巷 33 58 55 56 54 55 57

31010回风巷 36 56 59 58 56 56 56

说明 措施执行前 “六位一体”防突措施执行后

表2“六位一体”防突措施执行前后进尺统计表

自31010工作面执行综合防治技术措施以来，瓦斯含量大幅降低，卸压释放效果明显，工作指标均达到合理预期，一举解决掘进过程当中受瓦斯制约、突出动力现象威胁的头等难题。

4主要结论及经济效益分析

4.1结论

十二矿深入实践了 “六位一体”综合防突技术措施，安全系数全面提升，工作面掘进速度极大提高，给矿井深部防突治理积累了宝贵经验，同时也开辟了高瓦斯掘进工作面低瓦斯环境下快速掘进的新路径。

4.2直接经济效益

对对31010机风巷瓦斯综合治理，月单进由35m提升到55m，使采面提前4个月回采，保守估计4个月多出煤16万吨，提高当年绝对回采产量。

作者简介：马永浩，籍贯：河南省郏县，学历：本科，毕业院校：河南理工大学，现从事煤矿技术管理工作。