突出煤层掘进工作面遇地质构造防突工程技术实践

冯京波 王 飞

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 巷道基本情况

芦南二区3215辅助进风巷掘进工作面井下位于芦南二区南翼中部，东为3213工作面（正掘），南为太旧高速公路保护煤柱及矿界，西为3217工作面（未掘），北隔3#煤佛洼西区大巷为3216工作面（未掘）。

该掘进工作面设计为矩形断面，净宽5m，净高2.8m，净断面积14m2，沿3#煤顶板掘进，巷道埋深478～514m，施工区域煤层厚度：平均2.34～3.05m，最大2.56m；煤层倾角3～10°，最大10°，平均7°。

2 煤层参数情况

3215辅助进风巷经现场取煤样，实验室测试，测得原始瓦斯含量上盘15.6479m3/t，下盘14.3024m3/t。经现场勘查，煤的破坏类型为II类。3#煤煤层瓦斯参数：瓦斯最大压力为1.3MPa，煤的坚固性系数f为0.38～0.52，瓦斯放散初速度△P为10.2～19，煤层透气性系数为0.0188～0.1377m2/MPa2·d，钻孔百米流量衰减系数为 0.0687～1.5942d-1，属较难抽放煤层。

3 地质构造基本情况

该掘进工作面掘进时迎头揭露F1正断层，根据1#～5#地质探测孔钻孔施工分析，掘进工作面前方煤层受一正断层F1（掌头揭露）与一预测逆断层F2综合影响，预计正断层F1落差较小，预测逆断层F2落差大于全煤厚，断层下帮煤层呈6°～9°上坡，届时对巷道掘进影响较大。

4 防突工程技术措施

为确保掘进施工期间的安全生产作业，该矿决定先向3215回风巷施工横贯，通过3215回风巷煤帮侧向3215辅助进风巷构造区段施工帮孔区域造穴增透预抽钻孔，然后再开横贯施工3215辅助进风巷返头，向3215辅助进风巷返头再次施工地质探测孔探明构造情况，同时底抽巷施工区域预抽钻孔防突措施。

4.1 掌头及返头地质探测孔

图1 3215辅助进风巷掘进掌头地质探测孔

图2 3215辅助进风巷返头地质探测孔

4.2 3215回风巷帮孔造穴预抽设计

图3 3215回风巷帮孔造穴预抽设计

3215回风巷煤帮设计15个帮孔造穴预抽孔，2017年1月18日开始施工，2017年1月26日完钻预抽，工程量为827.3m，打钻时间共计8d。

4.3 底抽巷区域预抽设计

3215工作面底抽巷上帮设计7个预抽孔，下帮设计28个预抽钻孔。2017年1月7日开始施工，2017年1月21日完钻预抽，上帮工程量为257m，下帮工程量为1597m，打钻时间共计14d。

4.4 打钻期间瓦斯抽排情况分析

3215回风巷煤帮从2017年1月18日开始打钻连接预抽，共连接预抽钻孔15个，累计抽放纯量4125m3；3215工作面底抽巷从2017年1月7日开始连接预抽，共连接预抽钻孔35个，累计抽放瓦斯上帮纯量2320m3，下帮纯量14562m3。

（1）造穴工程期间的风排瓦斯量及抽放量

施工期间风排瓦斯量：420×0.12%×1440×22=15966.72m3。

预抽期间瓦斯抽放量：4125m3（正巷帮孔）、2320m3（上盘）、14562m3（下盘）。

（2）瓦斯抽采达标情况

控制范围煤量为：15×45×2.5×1.4=2362.5t （上盘）

控制范围煤量为：34×45×2.5×1.4=5355t （下盘）

残余瓦斯含量计算为：

（15.6479×2365.5-15966.72-2320-4125）/2362.5=6.1615m3/t（上盘）

（14.3024×5355-15966.72-14562-4125）/5355=7.8311m3/t （下盘）

图4 3215工作面底抽巷上帮钻孔竣工示意图

图5 3215工作面底抽巷下帮钻孔竣工示意图

4.5 区域措施效果检验

3215辅助进风巷在执行完区域措施后根据国家防突规定及集团公司相关规定，进行区域措施效果检验。校检值瓦斯含量上帮最大为6.5944m3/t（中部30m），下帮最大为7.6417m3/t（3#孔61m）。

4.6 区域验证

《防治煤与瓦斯突出规定》第五十七条规定：

（1）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少2次区域验证。

（2）在工作面每推进10～50m（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行2次区域验证。

（3）在构造破坏带连续进行区域验证。

（4）在煤巷掘进工作面还应至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。

5 区域综合防突措施总结

（1）工作面预测瓦斯含量

工作面区域预测最大瓦斯含量为上帮预测瓦斯含量最大为中部30m，含量15.6479m3/t，下帮预测瓦斯含量最大为2#孔45m，含量14.3024m3/t。

（2）区域防突措施

3#煤3215工作面底抽巷上、下帮设计施工35个预抽钻孔，均施工到位，直径113mm；3215回风巷煤帮设计施工15个帮孔造穴预抽孔，均施工到位，直径113mm；钻孔施工完毕后，使用17m封孔管与“两堵一注”封孔，连接管路进行区域预抽。

（3）区域措施效果检验

工作面区域效果检验残存瓦斯含量上帮最大为6.5944m3/t（中部30m），下帮最大为7.6417m3/t（3#孔61m）。

（4）区域验证

根据相关规定，对本掘进循环进行区域验证，K1值最大为0.37（mL/(g·min1/2），S值最大2.8kg/m。

本循环所执行区域综合防突措施，从区域预测到区域防突措施、区域效果检验、区域验证，各项数据执行情况真实可靠，可转入局部综合防突措施。

6 结论

（1）3215辅助进风巷掌头揭露F1断层构造，通过施工掌头地质探测孔、底抽巷区域预抽、帮孔区域造穴预抽、返头地质探测孔等工程，消除了突出区域范围（评价范围）内的突出危险性，掘进过程中未发生动力现象，巷道顺利贯通，确保了掘进期间的安全生产作业。

（2）为突出煤层掘进工作面遇复杂或不明地质构造时的煤与瓦斯突出防治工作提供了一定的参考。

（3）突出煤层掘进遇地质构造时利用钻探技术探明构造类型尚有差距，下一步要积极探索应用取芯钻探技术，进一步提高准确性。

（4）突出煤层掘进遇地质构造极有可能造成煤与瓦斯突出事故，在生产活动中务必慎重对待，在本层巷道中解决突出确有困难的，可以考虑施工底抽岩巷，进行穿层钻孔预抽技术，消除突出危险。