立体消突措施在盘江矿区的应用

“立体消突”措施在盘江矿区的应用盘江煤电集团公司盘江煤电集团公司（以下称盘江公司）由原国有重点煤矿盘江矿务局改制而成，始建于1966年，是贵州省重要的煤炭企业。

全公司现有6对生产矿井（火铺矿、金佳矿、老屋基矿、山脚树矿、月亮田矿、土城矿），矿区设计能力为8.55Mt/a，核定生产能力为11.50Mt/a（其中核定通风能力为14.98Mt/a）。

矿区资源丰富，地质储量9500Mt，煤种齐全，煤质好，发热量高。

2006年生产原煤9.43Mt，2007年生产原煤10Mt。

一、盘江矿区煤与瓦斯突出情况简介盘江矿区含煤地层为二叠系上统龙潭组，总厚度220～377m，含煤20～60层，其中可采煤层10～25层，可采煤层平均总厚16.24～33.2m。

在可采煤层中，有4层煤（7号、12号、17号和19号煤）曾发生过突出。

自1966年以来，盘江矿区共计发生20余次煤与瓦斯突出，突出最大煤量为700t，突出最大瓦斯量为5.8×104 m3，共造成25人死亡。

盘江公司现有的6对生产矿井中，除山脚树矿为高瓦斯矿井外，其余5对矿井均是煤与瓦斯突出矿井，瓦斯含量及涌出量较大，煤层瓦斯含量为3.694～20.329 m3/t。

2007年矿区绝对瓦斯涌出量为632.65 m3/min，相对瓦斯涌出量为34.31 m3/t。

二、“以抽为本，立体消突”的防突构想众所周知，防突措施可分为区域性防突措施和局部性防突措施。

区域性防突措施主要有开采保护层、区域性预抽等；局部性防突措施有开采卸压槽、开掘岩石卸压巷道、水力冲孔、水力冲刷、水力割缝、大小直径超前卸压钻孔、深（浅）孔松动爆破、煤层注水、煤层瓦斯预抽、金属骨架、管棚超前注浆、巷道轮廓外固化技术、微差爆破等。

就盘江矿区的实际情况而言，采取开采保护层的措施防突效果较好，其有效保护范围内煤层开采的防突问题一般可以得到有效的解决。

防突工作的难点主要在于无保护层及承压区（煤柱区）内开采时的防突，过去的工作中，在该区域进行采掘时，我们主要采取了深（浅）排放钻孔排放、预抽瓦斯等措施，但在部分矿井未能有效地遏制煤与瓦斯突出事故的发生。

通过分析，我们认为主要存在的问题如下。

(一)防突措施的力度不够，效果不好在无保护层可采及承压区域的煤层内开掘巷道时，采取深（浅）排放钻孔排放、巷道迎头及两帮钻场预抽等措施（这些措施可近视认为属平面防突措施）。

但在特殊区域（煤层厚度、倾角变化大、有地质构造及瓦斯压力、地应力大等区域）掘进时，此措施防突力度不够，效果不好，不能有效地防止煤与瓦斯突出事故的发生。

盘江矿区的多起突出事故就是在这种情况下发生的，如老屋基矿“11.20”煤与瓦斯突出事故及月亮田矿“7.16”煤与瓦斯突出事故前，都采取了深（浅）排放钻孔排放及迎头抽放措施，检验没有突出危险性，但结果发生了突出。

（二）突出危险性预测预报及防突措施效果检验的结果未能真正的反映煤层的突出危险性由于受多方面因素的影响，如突出危险性检测方法的选择是否恰当、参数的确定是否可靠及人员操作是否存在不足等，我们检测出来的结果不一定能真正地反映煤层的突出危险性，因此仅靠单一的检测结果进行判断，有时与实际存在一定的差距。

金佳矿“9.21”煤与瓦斯突出事故发生前，检验结果为无突出危险［瓦斯解析指标K1值为0.0565mL/(g·min1/2)，钻屑量为2.6kg/m，允许进尺6m］，但在爆破后发生了突出。

因此，不能仅凭一项检测结果判断煤层的突出危险性，应采取措施从根本上消除突出危险，才能达到有效防突的目的。

为此，盘江矿区提出了符合实际的“以抽为本，立体消突”的防突构想（以下称“立体防突构想”），即以抽放为主要手段，在立体上采取综合防突措施，克服平面防突措施的不足，从根本上消除突出危险。

采煤工作面立体综合防突措施主要有开采上（下）保护层配合专用抽放巷穿层及本煤层钻孔抽放措施（图1）。

掘进工作面立体综合防突措施主要有顶（底）板专用抽放巷穿层抽放配合本煤层钻孔抽放（图2）及顶（底）板专用抽放巷穿层抽放配合深（浅）孔松动爆破等措施。

图1 采面立体防突措施图2 掘进工作面立位防突措施同时，为了实现从根本上消突的目标，盘江公司加强了管理，制定了一系列技术及管理方面的配套措施。

如明确规定掘进过程中若炮后回风瓦斯浓度超过2％或打钻时出现喷孔、顶钻、夹钻等现象时，视为有突出危险，要采取补充消突措施；预测预报或防突措施效果检验为无突出危险后，还须施工验证孔进行验证，验证时如出现喷孔、顶钻、夹钻等现象，视为没有消突，还需采取防突措施后再次进行验证，直到确认没有突出危险并报集团公司批准后方可进行采掘作业等。

三、立体防突构想在盘江矿区的实践（一）在土城矿14129综采面的实践1.14129综采工作面基本情况土城矿为煤与瓦斯突出矿井，建矿以来12号煤层共发生6次煤与瓦斯突出，其中最大的一次突出煤量309t，瓦斯量24200 m3。

14129综采工作面位于土城矿14采区井筒西翼，距地表平均垂深为350m，走向长为1068m，倾斜宽136m；煤层厚度为2.2～5.1m，平均3.8m；煤层倾角为15°～23°，平均20°；煤炭储量为0.745Mt。

该面顶底板情况为：伪顶为0.3m厚的粉砂质泥岩；直接顶为1.5～10m厚的灰色泥质粉砂岩，贝壳状断口；基本顶为34m厚的灰色厚层细砂岩，致密坚硬；直接底为1.3m厚的灰色粉砂质泥岩；基本底为3.0m厚的灰色粉砂岩，中粒砂岩。

12号煤层的上覆煤层为9号煤层，层间距36m，不可采；下伏煤层为13号煤层，层间距为5～10m，不可采；其它煤层也不能作为保护层进行开采。

因此，14129综采面的防突任务较为艰巨。

2.14129综采面防突措施及效果14129综采面上区段14127采面开采已结束，采用沿空掘巷的方法可以解决14129回风巷掘进期间的防突问题。

该面防突工作的难点在于14129运输巷掘进及采面回采期间的防突。

对此，在14129综采面下伏15号煤层施工14159抽放巷，在14159抽放巷内布置钻场，对14129运输巷沿倾斜方向往上100余米的范围进行穿层预抽；然后，在14129运输、回风巷及开切眼掘进过程中，施工本煤层预抽钻孔与穿层钻孔配合，构成立体抽放格局对14129综采面进行抽放。

通过3个余月的穿层预抽，14129运输巷及开切眼掘进期间除过地质构造带时瓦斯解析指标K1值为0.3～0.4mL/(g·min1/2)外，其余K1值均在0.3mL/(g·min1/2)以下，钻屑量在2.0kg/m以下，且未出现过动力现象，保证了综采面的顺利构成。

14129综采面通过立体抽放，从根本上消除了突出危险性，回采期间瓦斯解析指标K1值均在0.2mL/(g·min1/2)以下，也从未出现过任何喷孔、顶钻等动力现象，解决了该面的防突问题，实现了月产量达148.811kt最高纪录。

（二）在老屋基矿131217综采面的实践1.131217综采工作面基本情况老屋基矿为煤与瓦斯突出矿井，12号、17号、19号煤层为突出煤层。

131217综采面位于老屋基矿北三采区延深一亚区段南翼，工作面走向长594m，倾向宽144m，煤层平均厚度为5.5m，倾角为10°，储量为0.691Mt。

煤层瓦斯含量为21.57 m3/t。

煤层为半亮型，玻璃光泽，条带状，较松软。

该面顶底板情况：伪顶为0～0.5m的黑色页岩；直接顶为0～8m的粉砂岩，基本顶为细砂岩夹菱铁质条带，节理、裂缝不发育，较稳定；直接底为0.6m厚的泥岩；基本底为细砂岩夹菱铁质条带，较稳定。

131217综采面上覆10号煤层与12号预煤层合并，无保护层可开采；下伏煤层为14号煤层，层间距为105m，不可采。

131217采面的瓦斯涌出量为55 m3/min。

2.131217综采工作面防突措施及效果131217综采面上区段131215采面开采已结束，采用沿空掘巷的方法可以解决131217回风巷掘进期间的防突问题，因此该面防突工作的难点在于131217运输巷掘进及采面回采期间的防突。

为解决131217运输巷掘进的防突问题，在距131217运输巷水平距离15～20m、与12号层顶板的法线距离为10～15m的位置施工岩石专用抽放巷（该巷可作为131217运输巷掘进前的高位预抽巷，同时还可以作为下区段采面回采时的高位抽放巷，实现一巷两用），在抽放巷内每隔3m布置一个钻位，每个钻位布置5个穿层预抽钻孔，钻孔控制131217运输巷轮廓线外5m范围，钻孔终孔间距为3.0m（走向）×3.0m（倾向）。

同时，在131217运输巷开口位置沿巷道设计方位施工本煤层长钻孔实现立体网格抽放，预抽3个月后开始掘进，掘进过程中预测无突出危险及无任何动力现象，并且创造了平均月进尺256m、最高月进尺达276.5m的掘进记录（该巷采用U形棚支护，断面14.8 m2）。

131217采面回采期间的防突问题，我们采取在回风巷、运输巷及开切眼掘进过程中，施工本煤层密积钻孔进行预抽的方法，得予很好解决，回采过程中预测未出现突出危险及任何动力现象。

（三）在火铺矿21122下巷掘进的实践火铺矿为煤与瓦斯突出矿井，12号、17号、19号煤层为突出煤层。

21122采煤工作面面位于火铺矿21采区一区段12号煤层北翼，标高为+1580～+1642m，工作面走向长650m,倾向宽153m，平均煤厚4.69m,煤层倾角26°,煤层结构复杂，半暗型，厚度稳定，属肥煤。

21122运输巷开口往里136m至开切眼往外100m段处于承压区，为未解放段。

21122运输巷从2004年11月14日开工开始掘进，首先采用一台2×30kW 局部通风机供风，瓦斯涌出量为0.8～2.0 m3/min；后由于瓦斯涌出量增大到4～7 m3/min，同时出现喷孔、顶钻及瓦斯解析K1值超限等现象，又采取在21122运输巷迎头打长钻孔（孔深80m）进行抽放及增加1台2×45kW的局部通风机供风等措施，仍不能解决该头的瓦斯及防突问题，掘进工作面瓦斯浓度时常超限且有突出危险。

从2004年11月至2005年3月，5个月共进尺寸314m（其中有136m处于缷压区）。

为解决21122运输巷掘进的防突及瓦斯问题，停止21122运输巷的掘进，从迎头退回5m施工顶板岩石专用瓦斯抽放巷，在抽放巷内设置钻场施工穿层钻孔与21122运输巷迎头施工的本煤层长钻孔形成立体抽放网络对21122运输巷未掘区域进行抽放，通过2个月余的预抽后，于6月5日恢复21122运输巷的掘进，7月28日掘到设计位置。

21122运输巷在未实施立体防突措施以前，瓦斯浓度时常超限，打钻时经常出现喷孔、顶钻等动力现象并有突出危险，月进尺仅有60余米，其中2004年12月只进16.1m。