1、“渐进式”石门揭煤技术在严重突出厚煤层中的研究与应用论文关键词 渐进式 石门揭煤 突出厚煤层论文摘要 “渐进式” 是松藻煤电公司经过多年研究，安全揭开中厚煤层、薄煤层一种新型技术，它采用多指标，分步预测，分步消突、分步检验，实行“浅掘浅进”的一种揭煤技术；本文运用“渐进式”的揭煤模式，逐步安全揭穿了+730 总回风 M8 厚煤层，使“渐进式”有了更广的运用范围。1.概况1.1 矿井概况梨园坝煤矿处在渝黔交界处，属重庆市綦江县石壕镇和贵州省习水县温水镇，井田南西以天神沟罗半台 F53 断层与贵州省习水县温水矿区星文井田毗邻；北东以仙洞河为界与逢春煤矿为邻；北西以 10 号勘探线附近的拐点坐标连线
2、为界与石壕煤矿相接；浅部最高至+800m 标高；深部至0m 标高。井田走向长约 11.7km，倾斜宽平均 0.9km，面积约10.5km2。整个井田岩层倾角由浅至深、由东至西逐渐由 35至 55，为一中等倾斜的单斜构造。1.2 煤层及瓦斯赋存情况根据地质 136 队提供的梨园坝井田地质精查报告 ，井田出露地层最老为志留系中统韩家店组，最新为三叠系中统雷口坡组；含煤地层为古生界二叠系上统龙潭组，煤系最大厚度 81.38m，最小厚度 57.86m，平均 68.25m；可采煤层 4 层，自上而下为 M6、M7、M8、M12，其中 M8 煤层厚度在 1.468.73m，平均厚度 4.91m。据地勘资料
3、提供 M8 煤层瓦斯含量为 2.2528.68 m3/t，平均 15.65 m3/t；详见表 1-1。表 1-1 梨园坝井田各开采煤层厚度及煤层瓦斯含量统计表煤层编号煤层赋存情况瓦斯赋存情况厚度（m）瓦斯含量（m3/t）最小值最大值平均值最小值最大值平均值M60.053.751.360.0523.812.04M701.390.647.711.579.47M8-1、M8-21.468.734.912.2528.6815.65（M8）M120.081.480.60.494.462.58与梨园坝煤矿相邻且处于同一矿区的石壕、逢春、渝阳、打通煤矿均为煤与瓦斯突出矿井，梨园坝煤矿所开采的 M6、M7、M
4、8、M12 煤层中，M6、M7、M8 煤层在以上矿井均发生过煤与瓦斯突出，为突出煤层；矿井在+720 排水平硐、+720 主运输石门施工揭煤预抽钻孔期间大部分钻孔出现喷孔现象，实测最大 K1 值 1.78ml/g.min1/2,虽然梨园坝煤矿是基建矿井，未做煤与瓦斯突出鉴定工作，但矿井按煤与瓦斯突出矿井进行管理。1.3 巷道基本情况+730 总回风石门井下位于矿井一采区东翼，开口于矿井总回风斜井+730 水平，南接+730 总回风上山，地表标高+1090m，揭煤点 M8 煤层标高+730m，煤层埋深 360m，总工程量为 451m，3坡度由北向南掘。在掘进过程中都将穿过 M6、M7、M8 煤层
5、；在揭穿 M6、M7 时，M8 煤层为未受保护的强突出复合煤层，其上部为 M8-1 煤层，厚 2.2m，中间夹矸0.9m，下部为 M8-2 煤层，厚 2.8m，M8 煤层总厚度 5.0m，预计揭煤 M8 总厚度约 6.0m，煤层倾角 2730；M8-1 瓦斯含量为 12.27 m3/t，M8-2瓦斯含量为 28.43 m3/t。石门的掘进区域均无明显断裂构造。详见图 1-1。图 1-1 +730 总回风石门位置关系及掘进地质说明书。2.应用方案的制定2.1 揭煤区域防突措施矿区内各突出矿井的石门揭煤区域防突措施一般采用预抽煤层瓦斯，预抽煤层瓦斯是施工抽放孔抽排瓦斯，释放一定的地应力，增高煤体强
6、度，最终达到消除或减少采掘过程中煤与瓦斯突出危险3。因此，+730 总回风石门揭煤区域在工作面距 M8 煤层顶板 5m 时施工预抽钻孔，预抽煤层瓦斯。2.2 揭煤局部防突措施“渐进式”揭煤技术是在距所揭煤层顶（底）板 5m、3m、2m（或1.5m）位置采用密钻孔，多指标分进行步预测，分步消突、分步检验，在保留足够的安全屏障前提下实行“浅掘浅进” ，不实施震动性放炮直接揭开煤层1；该技术是松藻矿区在中厚煤层、薄煤层揭煤中研究成功，经多年应用并均取得良好效果的一种新型揭煤技术，为此，+730 总回风石门揭煤时也应用该揭煤技术，并对该技术揭厚煤层的效果进行考察、研究。3.措施实施情况3.1 揭煤预抽
7、钻孔布置及施工+730 总回风石门揭煤预抽钻孔在距 M8-1 煤层顶板 6.6m 岩柱施工83 个，孔径 65mm，钻孔布置方式 44m2；钻孔均经穿透 M8-1、M8-2煤层，并进入 M8-2 煤层底板 0.5m，钻孔施工中在进入 M8-1、M8-2 煤层后均有喷孔现象，喷距 0.53m，实测最大 K1 值为1.76mlg.min12，钻孔控制巷道轮廓线上方 10m，下方 8m，两帮外各10m，控制面积 847.5m2，采用水泥砂浆对钻孔进行封堵，封孔深度 5m。详见图 3-1。图 3-1 +730 总回风石门预抽钻孔竣工图3.2 预抽效果分析、评估钻孔范围内瓦斯储量 174059 m3，
8、（M8-1 煤层 80292.23m3，M8-2煤层 92618m3，上下围岩按经验数取 20） ，于 6 月上旬形成抽放，用BWY-30 移动式真空泵接抽，初始流量为 8.24 m3/min ，浓度为 28%，负压为 320mm 汞柱；抽放几天后，浓度迅速衰减为 0.83m3/min，截止 2008年 9 月 8 日，累计抽放 94 天，抽出瓦斯量 41396.4m3，抽出率 23.78%，钻孔施工期间瓦斯排放量 13265m3，抽、排总量 54661.4m3，抽排率 31.4%，详见表 3-2。表 3-2 +730 总回风石门瓦斯抽排汇总表钻孔数(个)钻孔控制面积（m2）钻孔控制面积瓦斯储
9、量（m3）抽放量（m3）打钻期间自然排放量（m3） 瓦斯排、抽总量（m3）预排、抽率(%)M8-1M8-283847.5814419261841396.41326554661.431.4+730 总回风石门经预抽分析、评估，结合抽放钻孔施工期间自然瓦斯排放量，石门钻孔范围内瓦斯排、抽出率均在 30%以上，符合揭煤相关规定。3.3 预测、检验情况3.3.1 预测、检验指标的选择目前矿区防突指标一般采用 K1 值、钻屑量 SA 值、煤层硬度系数f 值以及施工中的动力现象来判断突出危险性；由于梨园坝煤矿由于处于新建中，突出敏感性指标未得到考察，因此+730 总回风石门揭煤预测、检验只能采用防治煤与瓦
10、斯突出规定规定的临界指标，即 K1 值取0.5ml/g.min1/2；在实际预测、检验过程中，由于采用水排粉，K1 值降低 20%使用，取 0.4ml/g.min1/2，未将钻屑量 SA 值作为指标使用；预测、检验时利用 K1 值和 f 值换算瓦斯压力 P。3.3.2 预测钻孔布置+730 总回风石门在距 M8 煤层顶板 6.6m、3.3m、1.5m 和揭开煤层后过煤门共施工 65mmm 预测钻孔 18 个、11 个、9 个，钻孔控制石门轮廓线两帮 7m，控制巷道上方 12.4m，下方 5.1m，预测钻孔穿透 M8-1、M8-2 煤层并进入 M8-2 煤层底板 0.5m。3.3.3 预测、检验
11、结果+730 总回风石门在距 M8 煤层顶板 6.6m、3.3m、1.5m 和过煤门共施工预测钻孔 38 个，6.6m、1.5m 岩柱及过煤门预测孔施工均无动力现象，实测最大 K1 值 0.36ml/g.min1/2，煤的硬度系数 f=0.21，换算瓦斯压力为 0.193Pa；3.3m 岩柱位置预测 2 个钻孔 K1 值超标，最大0.42ml/g.min1/2，经再超标孔两侧施工排放兼检验孔后检验有效，实测最大 K1 值 0.32ml/g.min1/2，煤的硬度系数 f=0.21，换算瓦斯压力为0.171Pa 详见图 3-2。 图 3-2 +730 总回风石门分步预测、消突钻孔竣工图3.4 金
12、属骨架措施由于梨园坝煤矿煤层倾角较大，且+730 总回风石门巷道高达4.5m，为防止揭开煤层后支护不及时造成煤体垮落引发突出，在距 M8-1煤层顶板 2.0m 位置采取了金属骨架措施，骨架采用 40mm 钢管作为骨架对煤层进行支护，骨架孔间距 0.25m，终孔于 M8-2 煤层底板，骨架控制石门顶板出 M8-2 煤层底板 1m 位置。详见图 3-3。图 3-3 +730 总回风石门金属骨架孔施工设计图3.5 揭煤准备3.5.1 揭煤炮眼布置+730 总回风石门分别在距 M8-1、M8-2 煤层顶板 0.5m 再一次对煤层的突出危险性进行了预测，确认无突出危险后开始布置揭煤炮眼，炮眼间排距 0.
13、5m0.5m，楔型掏槽，掏槽眼每排 2 个分别布置在石门工作面中线两侧，共布置揭煤炮眼 30 个；周边眼按正规掘进炮眼布置；所有揭煤炮眼深 1.52.4m，均进入煤层 1.01.5m。3.5.2 电雷管选择为防止爆破时出现瞎炮，布置揭煤炮当班前一个班对需要的电雷管进行选取，每个电雷管的电阻值控制在 4.24.5 之间，装药前再次测定雷管阻值，深度超过 1.5m 的炮眼脚线只留 0.2m，多余的截掉，不足部分用铜脚线代替，保证管阻值在 3.04.5 之间。3.6 揭煤所有炮眼施工完毕后采用压风将眼内煤、矸吹尽，孔底装填 0.1m炮泥，孔口装入黄泥、水炮泥，封堵深度 1m（炮眼深度小于 1.5m
14、的封堵0.5m） ，根据炮眼深度确定装药量，炸药采用矿用 3#乳化炸药；炮眼装药量在 7 条以下每孔 1 发电雷管，7 条以上每个验孔 2 发,采用 14 段煤矿用毫秒管，总延时爆破时间不超过 130ms； +730 总回风石门揭煤装药量36.4Kg，雷管 45 发，所有炮眼采用大串联一次性全部启爆，详见图 3-4。图 3-4：炮眼装填结构示意图3.7 管理措施3.7.1 技术管理1 石门揭煤的技术方案、措施采取集中会审，由企业技术负责人组织，建设方由通风、生产、机电、地质测量、安全等部门；监理参加；施工单位技术负责人参加，共同把关，形成会审意见，分别报上级主管部门会审，最后形成统一意见；经审
15、批的揭煤技术措施由防突技术员或措施编制人员向所有参与揭煤工作的人员进行贯彻，并经考试合格后方可上岗作业。2 配备专业防突员和防突专业队伍，防突员负责揭煤期间预抽钻孔、揭煤预测钻孔的布置、参数测定、揭煤报告单、大样图的绘制，并及时报送技术负责人审签和下发执行；防突专业队伍必须由煤电公司颁证的专业揭煤队伍，负责防突钻孔的施工及石门揭煤工作。3 通风防突部门定期对揭煤预抽情况进行分析，石门揭煤瓦斯抽放率符合规定后采取“渐进式”揭煤技术实施分步揭煤。4 工作面距 M8 煤层顶板 3.3m 垂距开始采取“浅掘浅进”措施，严格控制循环进度，每槽炮进度不大于 1m，直至过完煤门。5 炮后由地测、通防及施工单位共同到现场收尺，地面填在施工在样图上，并报送总工、监理，由总工组织相关人员进行分析，决定下一步采取的措施及进度。3.7.2 现场施工及安全管理
