回採工作面集中應力區下突出煤層
掘進的區域性防突措施
雞西礦業集團公司
2023年9月3日
在回採工作面下相向掘進，這是煤礦生產中經常遇到的情況，採取何種措施，在瓦斯壓力大，突出頻率高的煤層掘進，以渡過由於回採面而形成的集中壓力區域。這對於預防煤與瓦斯突出，保證煤礦安全生產，具有很重要的意義。
一、概況
滴道煤礦立井二採區位於礦區主背斜的南冀，東起
一、二採採境線，西至
二、三採採境線，煤層系城子河煤系。有可採煤層12、17、18層，薄煤層，煤層傾角21～24度，12與17層層間距74m,12與18層層間距80m，自一160公尺發生第一次突出以來 ，至今已發生煤與瓦斯突出107次，其中，12層突出25次，佔二採區突出總數107次的23%，18層突出82次，佔突出總數的77%。該採區預防煤與瓦斯突出的主要措施，第一種，以開採保護層的區域性措施，首先開採18層做為上保護層，然後開採17層，最後開採突出嚴重的12層。
現在二採右四片18層已回採完畢，右三片17層正在回採。第二種是區域性性措施，1、鄰近層抽放鑽措施，沿13層掘送瓦斯蒼，布置鑽場，向12層打卸放鑽，（12層與13層間距13m），對接抽放總管路，現已對接完右四片13層瓦斯巷各鑽場鑽孔。2、超前鑽措施，掘送12層打超前鑽，卸放瓦斯，然後再掘進。
二、煤與瓦斯突出原因分析
隨著開採煤層的延深，地應力瓦斯壓力的增加，煤與瓦斯突出的強度和頻率也隨之增大。立井二採區在掘進一350右四片12層大巷時發生突出9次，總突出強度646t，突出最大強度154t，平均強度71.8t/次，尤其最後的二次突出。
（如表）
當時打超前鑽的位置為△15#點前45.5m，打鑽孔數7個,平均孔深25m，允許掘進20m，實際掘進5m，至△15#點前50.5m處發生突出,第一次突出已將其潛能以突出動力顯現，該區段內，潛能大大降低，為什麼在短短的8.
5m之間又發生第二次突出呢？經公司、礦有關專業人員調查，核實，分析該區段的突出有以下幾個方面的因素；
1、 煤層瓦斯含量高，據我礦測試，該煤層瓦斯含量較高，噸煤瓦斯含量為16.21m3 。
2、 煤層瓦斯壓力大，在該巷見煤點處，我們測得該巷的瓦斯壓力為5.8mpa，為我礦煤層瓦斯壓力測壓史上，得到的最大瓦斯壓力。
3、 煤層突出指標引數值偏大，對該巷△15#點前10～59m區域的測試其瓦斯放散初速度△p=10～14，煤的堅固性係數f=0.23～0.25，綜合指標引數kb=43～56，都處於嚴重突出傾向區域。
煤的放散瓦斯速度快，軟分層煤又厚達0.65～0.9m，煤的機械強度小。
4、 掘進頭，應力集中，在△15#點前59m處，與上部層正在回採的右三片17層回採面相距60m，採掘相向。該回採面所造成的超前壓與右四片12層掘進頭所造成的應力疊加，應力集中，這是造成此二次突出的外部主要因素。
回採工作面至採空區的保護範圍應力平衡區，這一區域為回採工作面的過渡帶，據我礦對回採工作面頂板測壓觀測。由回採工作面至採空區的壓力顯現沿走向可達60m，加超前壓影響的60m。這樣由工作面造成的集中應力影響，沿走向可達120m，波及的範圍大。
且回採工作面是移動的，其造成的應力也不穩定，它與回採面的回採速度，採高，頂板冒落情況以及週期壓，回採步距等有關。因此，由回採面造成的集中應力，這一區域的壓力對下部右四片12層的掘進構成很大的危協，因此，要保證右四片12層的掘進，對該區段必須加強煤與瓦斯突出措施。
三、預防煤與瓦斯突出區域性性措施
1、 超前鑽措施
自該大巷掘送以來，就採取了超前鑽措施，孔數由過去的4個孔增加到現在的7個鑽孔，孔徑∮130，打鑽使用nbb-250/60型千公尺幫浦，能產生6.0mpa的動壓水沖刷鑽屑，每次打鑽，首先開中心方位孔，然後依次開下幫孔，最後依次開上幫孔。一般情況下，開第一孔時，鑽孔噴孔比較嚴重，出現頂、夾、埋鑽等現象，鑽孔比較大、沖刷出的鑽屑比較多，每次開孔都必須打在軟分層煤上，再開第二個孔時次之，最後開的孔時就比較容易鑽進了，每次超前鑽一般可排出煤粉12-15t，最多時可達25t。
打完鑽後，利用1-2個小班，撤鑽，裝運煤粉，以便有充足的時間釋放瓦斯。因此，此措施必須堅持，直至送完此大巷。
2、多排鑽孔卸放措施
在右四片12層大巷△15#點前59公尺處，沿水平方向，向12層頂板送掘一條斜川巷道，布置瓦斯鑽場，向預掘12層打排放鑽，卸放預掘12層巷道的瓦斯壓力，釋放出瓦斯，以保證12層大巷的正常掘進，此巷巷道共掘送了24m，布置鑽場6個，如圖：每個鑽場布置鑽孔2個，上孔為仰角孔，打鑽打在頂掘12層巷道上幫3m處，下孔為負角孔，打鑽打在頂掘12層巷道下幫2m處，各孔都穿過了12層。打在12層的底板上，由12月4日開鑽，至12月13日打完12個孔，共打鑽244.
05公尺。
鑽場、鑽孔、打鑽引數值
3、高壓注水措施
在打完排放鑽後，於12月16日-17日，經2天時間將各孔進行了高壓注水，注水以先注大巷以里鑽場的鑽孔，後注外；以先注負角孔，後註仰角孔為順序，注水壓力保持在9-12mpa，各孔注水量0.5-2.0m3，注水時間8-60min，注水效果以鄰近鑽場或鑽孔，以及本鑽場的鑽孔返水為標準，經高壓注水可以起到。
（1）增加鑽孔裂隙和卸放半徑，增大了煤體的釋放面積，可以最大限度地釋放預掘12層巷道煤體的瓦斯，卸放瓦斯壓力。
（2）可以增大預掘12層的煤層含水量，降低巷道的粉塵。含水量的增加，可以起到「擠」瓦斯的作用，減少煤層的噸煤含量。同時，也抑制了煤體的放散作用，起到預防煤與瓦斯突出的作用。
（3）高壓注水，破碎了煤體，減少了預掘12層煤體的機械強度，煤體由脆性向塑性發展過渡。增大了煤的暴露面，起到釋放大量瓦斯的作用。
四、效果檢驗
1、打卸放鑽可以卸放預掘12層煤體的瓦斯壓力和釋放大量的瓦斯。在對12個鑽孔，打鑽過程中，各鑽場的各孔都發生不同程度的噴孔，頂、夾、埋鑽等現象，特別是從3#鑽場至6#鑽場，噴孔更為嚴重，發生頂鑽，鑽不進去的現象，後經打完其餘孔後，再將原來未打到位的鑽孔延深，才打到12層的底板，實際噴孔的過程也就是釋放煤層瓦斯壓力，釋放大量瓦斯的過程。
2、高壓注水可以起到釋放瓦斯，降低粉塵的雙重作用。
（1）從對本鑽場，鑽孔注水，觀察鄰近層鑽場的濕度變化情況，普遍注水過程中，鄰近的鑽場鑽孔，溫度上公升2攝氏度左右，經注完水後，溫度又趨於注水前的溫度。
（2）從對本鑽場孔注水，觀察鄰近鑽場孔的瓦斯濃度變化情況，普遍注水過程中，鄰近鑽場孔的瓦斯濃度有所上公升，最高的變化是注水4#鑽場1#孔時，觀察3#鑽場孔，3#鑽場的1#孔瓦斯濃度由原先的30%上公升到85%。另外注水後觀察到，屬負角孔的鑽孔，由於水面，都出現大量的氣泡。其實，也是釋放大量瓦斯的過程。
可見，本鑽場孔注水無論是本鑽場孔，還是鄰近層鑽場孔都大量地釋放了瓦斯。
（3）從對本鑽場注水，觀察鄰近鑽場的瓦斯流速變化情況，普遍注水過程中，鄰近鑽場孔的瓦斯流速發生增大現象，流速大小不一，平均增大0.05m/s。可見，流速的增加，排放的瓦斯量也就增加。
（4）從對左四片13層瓦斯抽放總濃度來看，注水前ch4=1.5%,注水後ch4=22%（負壓20mmhg，流速s=10-12m/s），就是說，瓦斯抽放的流量由0.0023m3/min上公升到0.
0034m3/min，增大了0.0011m3/min。
打鑽，高壓注水引起鑽場巷道的瓦斯濃度變化。
自斜川鑽場巷道掘送以來，該巷道內無瓦斯，經打鑽，該巷道濃度呈曲線波浪起伏，最大一次濃度達3.6%,而且打完鑽後，檢查各孔內濃度為20-100%，巷道流動瓦斯濃度為0.2%，又經過高壓注水。
注水時，巷道回風瓦斯濃度又有所增大為0.3%，經注完水後，回風瓦斯濃度又趨於平衡，保持在0.2%左右。
4、打鑽、注水區域內，四片12層大巷掘進再未發生突出，從斜川鑽場打卸放鑽，高壓注水後，二採右四片12層大巷再掘進，仍採取超前鑽措施，而且打鑽的孔數仍保持在7個，比較順利地掘過了由於回採工作面而產生的過渡應力帶，在應力過渡帶只發生兩次瓦斯噴出，第一次噴出的位置在△15#點前82.8公尺（與右三片17層回採工作面相距14m）噴出瓦斯量760m3，第二次噴出的位置在△15#點前106.5m（與三片17層走向相距51m）噴出瓦斯量720m3，二次的噴出情況基本上是一樣的，當時炮後，瓦檢員檢查回風口以里10m處的瓦斯濃度為4-5%，認為突出了，將巷道的風機停了，工作面以及大巷的風電聯鎖機電裝置的電也停了。
待礦有關人員排完瓦斯後，到工作面觀察，只是正常放炮後所破碎的煤，無突出孔洞，分選性等任何突出跡象，經鑑定，是二次瓦斯噴出，其主要原因是地應力，瓦斯存在，瓦斯壓力減少，煤體所具有的潛能減小，已被卸放鑽高壓注水，超前鑽等區域性性防突措施釋放，已達不到突出的能量，因而只能造成噴出瓦斯情況。
五、結束語
通過以上所觀察到的巨集觀現象，此區域性性的防突措施，布置鑽場，打卸放鑽，高壓注水措施，再結合本層掘進12層時所採用的超前鑽，對於解決掘進突出層，由於上部回採面所形成的超前應力及其過渡帶在過渡帶已起到卸放瓦斯壓力，釋放大量的瓦斯，達到預防煤與瓦斯突出的目的，在理論和實踐上是可行的。有待於今後，在採掘相向情況下，在採煤工作面採到之前，採取尋求更恰當的防突措施，力圖上部回採工作面的回採不影響下部層的掘進，加速煤炭事業的發展。
急傾斜煤層回採工作面採後總結
編制單位 技術科 編制人 編制時間 年月日 審批礦長年月日 總工程師年月日 回採礦長年月日 通防礦長年月日 安全礦長年月日 機電礦長年月日 開掘礦長年月日 通防副總年月日 機電副總年月日 採區區長年月日 排程室年月日 安監科年月日 技術科年月日 煤礦急傾斜煤層回採工作面菜後總結 一 工作面概況 1 ...
突出煤層掘進工作面專項防突設計
一 工作面概況 簡要說明掘進工作面設計長度 開採深度 開採煤層 煤層厚度 煤岩層產狀 地質構造。二 工作面瓦斯情況 鄰近工作面瓦斯情況，本工作面瓦斯壓力 瓦斯含量等瓦斯引數，區域突出危險性 及其它需要說明的事項等。三 工作面通風系統設計 區域性通風機通風風量計算 風機選型 風筒直徑確定。四 抽採系統...
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