安徽金黄庄矿业有限公司 安徽宿州 235222
一、技术研究背景及原因
在煤与瓦斯突出矿井中，石门揭煤突出危险性大，持续时间长，是矿井安全技术的重点和采掘部署的瓶颈工程，安全高效的揭穿突出煤层，是煤与瓦斯突出矿井避免重特大事故的基础和保障。
金黄庄矿业后一采区所开采的B2、C1煤层均为突出煤层，且开采区域均为突出危险区。在首采面的准备过程中，成功实现了-717m石门揭B2煤层、-757m石门揭B2煤层、-800m运煤上山下车场揭B2煤层、-675m石门揭B2煤层、-650m石门揭B2煤层及B102上顺槽揭B2煤层共计六次安全揭煤，通过对石门揭煤两级“四位一体”，尤其是区域性防突措施的实施与改进，进一步探讨与总结，以兹形成类似条件下石门揭穿突出煤层的成功典范与可行模式。
二、矿井防治石门揭煤的难点与对策
（1）防治难点
煤层突出危险性大。B2煤层为突出煤层，-717m水平及以下实测最大瓦斯压力1.75MPa、最大瓦斯含量9.79m3/t、最大△p=17.2、最小f=0.26，且煤层属难抽采煤层，透气性差，实测抽采两个月抽采半径为3.1m。
揭煤作业范围广。B2煤层厚度2.5m，倾角5～16°，石门巷道由距煤层顶板法距5m到穿过煤层进入底板法距2m的揭煤作业范围理论值均大于60m。
联合揭煤影响程度高。B2、C1煤层均为突出煤层，且平均间距为19m，在煤层赋存正常的情况下石门部分巷道处在两煤层揭煤范围内，致使两个煤层揭煤过程相互影响。
揭煤区域地质条件复杂。矿井地质条件复杂，区域内次生断层、褶皱、节理发育、小构造多，地应力及构造应力分布复杂。
（2）防治对策
根据《防治煤与瓦斯突出规定》的相关要求以及现场工程实践经验，针对深井突出煤层石门联合揭煤，提出区域防突措施先行、局部防突措施补充的两级“四位一体”综合防突措施，实现突出煤层的本质消突。
作为揭煤防突主要措施的区域性措施，在不具备保护层开采的情况下，主要是施工大面积穿层钻孔预抽煤层瓦斯。然而，由于煤层倾角小，揭煤区域范围大，巷道迎头施工钻孔控制范围有限，且钻孔深度长，钻孔利用率底、抽采效果差。基于此，提出施工专用顶（底）板瓦斯抽采巷区域预抽消突法，保证区域性防突措施的实现与效果。
三、应用实例与对比
（1）-800m运煤上山下车场石门揭B2煤
金黄庄矿井后一采区运煤上山下车场石门，标高-799.0m。该石门施工方向由B2煤层顶板进入C1煤层底板。
根据中国矿业大学《金黄庄矿-800石门钻场突出参数检测报告》提供的资料，运煤上山下车场石门B2煤层瓦斯含量为8.66m3/t、距B2煤层10m位置，测得煤层瓦斯压力0.65 MPa、煤的坚固性系数f为0.39、瓦斯放散初速度Δp为9.1。
根据《专项防突设计》，运煤上山下车场（-800m）石门工作面距B2煤层法距7m处停掘，在迎头退后2m施工专用瓦斯抽采巷，在专用瓦斯抽采巷施工穿层抽采钻孔238个，钻孔工程量为4236.1m，钻孔终孔穿过B2煤层底板0.5m，措施孔控制到巷道轮廓线外12m且控制范围的外边缘到待掘巷道轮廓线最小距离不小于5m的所有煤体。
（2）方案对比
-800m运煤上山下车场石门揭煤采用的是施工专用瓦斯抽采巷施工穿层钻孔预抽方法。依照传统的迎头施工钻场进行打钻预抽，计划施工工期为30天，预抽60天，掘进20天，即需要110天完成揭煤作业。实际用时68天，揭煤速度大大提高。其次由于专用瓦斯抽采巷中所有钻孔在揭煤期间均能保持连续抽采，大大减少了揭煤期间瓦斯涌出量，确保了安全进度。具体方案如下图：
在-717m石门揭B2煤层期间采用传统的迎头施工钻场进行打钻预抽，实际用时123天完成揭煤作业。
即通过对比，采用瓦斯抽采巷施工穿层钻孔预抽石门揭煤，可大大减少揭煤工期，同时提高揭煤期间安全保障。
三、取得的技术经验和体会
（1）技术效果分析
优化瓦斯抽采巷布置及钻孔布置。抽采巷只需满足距煤层顶（底）板不小于7m即可，如岩层赋存条件差、不稳定，可增加距离。钻孔布置以法向距离为最优，但综合考虑施工与抽采效果因素，倾角在50～80度最佳。
合理布置钻孔后，采用瓦斯抽采巷进行区域预抽虽多施工一条短距离岩石巷道，但可大大减少钻孔量，综合经济效益差别不大。
（2）社会效益分析
①所有钻孔在揭煤期间保持连续抽采，确保揭煤过程中施工安全，杜绝瓦斯事故。
②可大幅度节省揭煤周期，为矿井建设争取时间。
（3）经济效益分析
合理布置钻孔后，采用瓦斯抽采巷进行区域预抽虽多施工一条短距离岩石巷道，但可大大减少钻孔量，综合经济效益差别不大。
四、结论
在缓倾斜煤层的石门揭煤工艺上，由于巷道过煤段较长，致使钻孔深，煤孔长。使用专用瓦斯抽采巷进行揭煤大大提高了钻孔的有效率，有效避免了煤孔垮孔导致抽采效果差，此方法处于国内先进水平。具有广泛的推广应用价值和良好的经济社会效益。
该项目在巷道布置上虽然增加了一条专用瓦斯抽采巷，但可减少50～80%的钻孔工程量，同时控制范围内钻孔平均深度减小，增加了钻孔抽采效率，整体施工周期短，缩短了揭煤时间。
钻孔在专用抽采巷内施工，钻孔平均深度小，通过配合使用压风、水力冲孔，钻孔抽采效果大幅度提高，整体预抽时间可缩短1～3个月，
揭煤期间可保持专用抽采巷内钻孔连续抽采，实现了掘进期间抽采最大化，较传统施工工艺，大大提高了揭煤过程中的安全可靠程度。
论文作者:付成道
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/10
标签：煤层论文; 石门论文; 钻孔论文; 瓦斯论文; 巷道论文; 矿井论文; 车场论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;