柏坪煤矿防突技术研究

柏坪煤矿防突技术研究
赵瑞红
（单位：华鼎矿业有限公司，地址：内蒙古锡林浩特市额尔墩路玛拉沁西街，邮编：026000）
摘要：本文针对柏坪煤矿防突问题，提出了柏坪煤矿区域防突措施、局部防突措施及工艺设计研究。

采用瓦斯抽采作为区域防突及局部防突的措施，采用瓦斯解吸指标（K1）和钻屑量（S）作为煤巷掘进工作面和开切眼突出危险性预测和防突效果检验措施，研究结果表明采取瓦斯抽采措施起到了防突的目的，其研究成果可为类似条件的煤层开采提供重要依据和借鉴。

关键词：区域防突；局部防突；瓦斯抽采；安全防护措施
0 引言
煤与瓦斯突出是煤矿井下发生的一种复杂的地质动力现象，不仅危及矿井安全生产，而且制约着矿井
的经济效益。

柏坪煤矿位于盘县柏果镇团结村境内，2005年开始建设，设计生产能力为15万t/a。

目前开采1号
煤层，现布置1个回采工作面——110101回采工作面；一个掘进工作面——110104运输巷。

柏坪煤矿相
对瓦斯涌出量23.12 m3/t，绝对瓦斯涌出7.13 m3/min，矿井为煤与瓦斯突出矿井。

本文针对柏坪煤矿110101
回采工作面具体情况，研究适合该采区条件的防突措施及工艺，能够为实现矿井的安全开采提供保障。

1防突措施工艺
柏坪煤矿区域综合防突措施工艺流程为“区域突出危险性预测→区域防突措施→区域措施效果检验→
区域验证”；局部综合防突措施工艺流程为“工作面突出危险性预测→工作面防突措施→工作面措施效果
检验→安全防护措施”[1]。

在此基础上，柏坪煤矿为保障其生产更加安全，又加强了管理措施，即又追加
了一项“组织管理措施”。

2 区域综合防突措施
2.1 区域综合防突措施
针对110101采煤工作面的具体情况，矿井区域性防突措施采取在110101采煤工作面运输巷和回风巷
内，每隔5m施工一个本煤层顺层钻孔，预抽1号煤层回采区域煤层瓦斯。

具体措施如下：
（1）在110101采煤工作面运输巷和回风巷沿巷道每隔5m施工1个孔深75米覆盖整个采面的顺层预
抽瓦斯钻孔。

（2）施工过程中所有本层钻孔均按照设计的倾角、偏角、孔深施工。

（3）钻孔施工完成后立即进行封孔抽放，封孔深度均大于8m，抽放负压大于13MPa[2]。

（4）每天安排有专职测试人员对抽放钻孔瓦斯浓度进行测试，加强抽放系统巡视、放水、堵漏等管
理，随时进行清孔管理工作，确保钻孔的正常抽放[3]。

2.2工作面瓦斯抽采情况
根据1号煤层赋存、工作面巷道布置情况，采用在110101采煤工作面运输巷和回风巷施工本煤层顺
层钻孔，预抽110101采煤工作面煤层瓦斯的综合消突技术。

一采区110101采煤工作面共布置130个预抽
钻孔，预抽钻孔孔径Φ68mm，孔间距5m，孔深75m。

预抽钻孔封孔材料为玛丽散，封孔深度8m，钻孔角度
与煤层倾角一致，抽放负压194～195 mmHg[4]。

110101采煤工作面自2010年6月份开始预抽，截止到2011
年4月份，累计抽采量46.2万m3，累计风排瓦斯量12.5万m3。

3 局部综合防突措施
3.1 瓦斯突出危险性预测
煤巷掘进工作面突出危险性预测和防突措施效果检验采用瓦斯解吸指标（K1）和钻屑量（S）。

各指标预测煤与瓦斯突出危险性的临界值如表1所示[5]。

表1 瓦斯突出危险性预测与消突措施效检指标临界值
S(kg/m)K1(ml/g.min0.5)突出危险性
≥6≥0.4 突出危险
＜6 ＜0.4 无突出危险
采用钻屑解吸指标、钻屑量指标法预测110101运输巷、110101回风巷掘进工作面、110101切眼和110101采煤工作面突出危险性，预测步骤如下：
（1）在煤巷掘进工作面布置3个直径为Φ42mm、长度为10m的钻孔，中间孔平行于掘进工作面，两侧孔距巷帮0.3～0.5m，终孔控制巷帮轮廓线外3m，钻孔布置见图1。

（2）预测孔每钻进1m测定一次钻屑量S、每钻进2m测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值。

（3）测定钻屑量S、钻屑瓦斯解吸指标K1的三个预测孔中，任何一个预测孔的任何一个测定长度的单项参数超过或等于临界值时，判定该工作面为突出危险工作面；如果所测参数均小于临界值时，判定该工作为无突出危险工作面。

图1 煤巷掘进工作面突出危险性预测钻孔布置示意图
（4）采用煤巷掘进工作面突出危险性预测，沿工作面运输巷每隔30m布置一个预测钻孔，孔深10m。

当测定的最大钻屑量S max和钻屑解吸指标K1超过表1确定的临界值时，该工作面预测为突出危险工作面。

反之工作面无突出危险性。

预测为无突出危险工作面时，每预测循环应预留2m的超前距离。

3.2 掘进工作面消局部突措施
针对1号煤层煤巷掘进还在局部危险区域采取了相应的局部防突措施，按照设计要求施工抽放孔预抽煤层条带瓦斯，抽放孔超前最短投影孔深为60m，且能控制掘进巷道工作面两帮轮廓巷20m，抽放孔每施工成功一个立即封孔连管抽放，封孔深度不小于8m且抽放的单孔负压必须保证。

钻孔孔径为Φ68mm，钻孔布置见图2。

图2 110101掘进工作面局部预抽钻孔布置成果图
4 消突措施效果检验
根据采集的资料分析：110101运输巷的钻屑量、钻屑解吸指标有38组；110101回风巷有32组数据，
切眼5组分析工作面顺槽掘进过程中消突前的瓦斯突出危险性如下。

4.1 钻屑量指标实测结果
110101运输巷、回风巷掘进及切眼工作面掘进过程中预测（效检）指标钻屑量Smax 在巷道掘进期间变化如图3～图5所示。

1.95
2.00
2.05
2.102.152.20
2.25
6月6日6月26日7月6日7月26日8月16日
掘进日期S m a x 值（k g /m
）
图3 110101运输巷掘进期间Smax 变化图
110101回风巷掘进期间Smax变化图5月16日5月26日6月6日6月16日6月26日7月6日7月16日7月26日
S m a x 值（k g /m ）掘进日期
图4 110101回风巷掘进期间Smax 变化图
7月26日8月6日8月16日8月26日9月6日9月16日9月26日
掘进日期S m a x 值（k g
/m ）
图5 110101切眼掘进期间Smax 变化图
从图3～图5可以看出，统计的110101采煤工作面掘进期间全部钻屑量S 预测突出危险性指标均未超标。

4.2 钻屑瓦斯解吸指标实测结果
110101运输巷、回风巷掘进及切眼掘过程中预测（效检）指标钻屑瓦斯解吸指标K 1值变化如图6～图8所示。

8月26日
8月16日8月6日7月26日7月16日7月6日7月1日K 值（m l /(g ·m i n )）
1/210.0
0.1
0.2
0.30.40.50.60.7
掘进日期
图6 110101运输巷掘进期间K1值变化图
0.0
0.1
0.20.37月26日
7月16日7月6日6月26日6月16日6月6日5月26日5月16日K 值（m l /(g ·m i n )）
1/21掘进日期
图7 110101回风巷掘进期间K1值变化图
8月6日8月16日8月26日9月6日9月16日9月26日
0.0
0.1
0.20.30.4K 值（m l /(g ·m i n )）
1/21掘进日期
图8 110101切眼掘期间K1值变化图
从图6～图8可以看出，统计的110101采煤工作面掘进期间预测突出危险性指标全部钻屑瓦斯解吸指标均未超标。

5 结论
柏坪煤矿根据其具体地质条件采用了“四位一体”的防突措施，通过区域防突和局部防突等综合治理，并采取消突措施效果检验的方法验证了区域防突和局部防突的可靠性，确保了该工作面的安全掘进与回采，该防突措施及工艺能够为其他类似条件的煤矿提供参考依据。

参考文献：
[1] 国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].煤炭工业出版社,2009.5:1-3.
[2]马丕梁,屠锡根.煤层瓦斯抽放参数计算[J].煤矿安全.2003,34(增刊):75-77.
[3] 俞启香.矿井灾害防治理论与技术[M].中国矿业大学出版社.2008,9:59-60.
[4]石必明 等.低透气性高瓦斯突出煤层快速掘进综合防突技术[J].煤炭工程.2002,11:53-55.
[5]俞善炳.煤与瓦斯突出的基本机理,煤矿瓦斯灾害防治理论与战略研讨[M].徐州:中国矿业出大学出版社,2001:34-42.
作者简介：赵瑞红（1963-），男，山西大同市人，大学本科学历，工程师，毕业于长春工业大学，现任内蒙古锡林郭勒盟华鼎矿业有限公司总工程师，从事煤矿管理工作。