分段式金属骨架防突技术在中厚煤层石门揭煤工作面的应用.doc

分段式金属骨架防突技术在中厚煤层石门揭煤中的应 用刘 伟（湖南省煤业集团红卫矿业公司龙家山煤矿）摘要：为了有效的防止石门揭煤中由于煤体冒落引起的煤与瓦斯突出，采用了金属骨架加固煤体的防突措施能够得到有效解决。在中厚煤层石门揭煤过程中受现场施工条件、钻孔方位坡度难把握精确等因素影响，金属骨架一次性穿过煤层进入顶板终孔间距及保护范围很难达到防治煤与瓦斯突出规定要求，故推行分段施工金属骨架孔的方法来解决相关问题。该技术应用于276二轨-250m石门揭煤，金属骨架孔保护范围符合防治煤与瓦斯突出规定要求，巷道成型好，没有发生煤门上方煤体冒落现象，没有出现空硐瓦斯积聚现象，降低了瓦斯涌出量，确保了石门安全揭煤并掘进到煤层顶板。关键词：突出煤层；石门揭煤；金属骨架；加固煤体；防突技术红卫矿业公司龙家山煤矿为煤与瓦斯突出矿井，矿井采用反倾斜多水平开拓方式，矿井设计为-100m、-250m、-400m水平，现开采水平为-250m水平。矿井通风方式为边界式通风，通风方法为机械抽出式。矿井生产能力为15万t/a，主采煤层6煤层，6煤层厚度036.4m，平均3.13m，构造地质复杂程度为中等构造，呈单斜构造，煤层倾角3033。2013年矿井瓦斯相对瓦斯涌出量为25.92m3/t，绝对瓦斯涌出量为8.34m3/t。1、问题的提出龙家山煤矿自1967年7月建矿以来，共发生煤与瓦斯突出30次，其中在石门揭煤与煤巷掘进过程中共发生煤与瓦斯突出29次，占突出次数的96.67%，故石门、煤巷掘进过程中防突技术的应用尤为重要。金属骨架作为防突辅助工艺，在防突工作中也起到举足轻重的作用。龙家山煤矿目前开采水平石门埋深均大于300m，瓦斯压力均大于或等于1.63MPa，煤的坚固性系数为0.26左右。由于煤体较软、煤层瓦斯压力大，过去石门揭煤过程中经常出煤岩交接处煤体冒落，给石门施工、掘进工作面掘进带来了很大困难，埋下了煤与瓦斯突出的不安全隐患。针对中厚煤层石门揭煤除主要采取集中抽放瓦斯措施外，如何采取辅助措施防止煤体冒落、如何将防突辅助措施运用好，是龙家山煤矿急需解决的问题，对石门揭煤预防突出起着重大作用。为此，石门揭煤试验应用分段式金属骨架技术加固煤体。2、分段式金属骨架的应用2.1、揭煤地点概况276二轨-250m石门位于矿井南翼-250m水平， 276二轨溜煤上山以北16m处，方位为115，开门处巷道标高-234.0m,设计坡度为5。该石门揭穿煤层为6煤层，煤层走向12，倾向102，顶板倾角34、底板倾角74，真厚为7.5m，水平厚度31.3m。煤质为灰黑色、黑色，似金属光泽，粒状结构，条带状、鳞片状及糜棱状构造，阶梯状、参差状断口，裂隙发育，为重胶结煤。该石门揭煤工作面距地表平均325米，煤层瓦斯含量18.695m3/t，瓦斯压力为1.63Mpa，煤的坚固性系数为0.26。该石门抽采由地面瓦斯抽采泵集中抽放，地面抽采泵房内安设两台2BEA-303型水环式真空泵，其中一台工作一台备用，抽采能力为33m3/s。石门在掘进至工作面档头距煤层底板法线距离7米后，停掘施工了81个抽采钻孔，历时抽采8个月，累计抽采瓦斯总量352808m3。区域瓦斯预抽率62.2%，效果检验残余瓦斯含量7.9055m3/t。掘进至距离煤层底板5米时，施工了45个排放钻孔，排放时间168h，排放瓦斯总量12658 m3 。石门揭煤区域防突措施效果检验、区域防突措施效果验证、局部防突措施效果验证、局部防突措施效果检验及最后验证孔检测的各项指标均符合防治煤与瓦斯突出规定要求。该石门揭煤工作面具有独立可靠的通风系统，并有专用回风巷道。2.2、金属骨架断面的施工石门掘进至距离煤层底板法线距离2m，最后验证该工作面无突出危险后，从工作面档头退后2m分别向左右两帮刷宽1米、向上刷高0.5m，以便钻机的摆放施工金属骨架孔。2.3、金属骨架孔的施工由于该石门揭煤工作面正前煤体水平厚度达30米，石门距离煤层底板法线距2m时，成半圆型施工了18m长的金属骨架孔15个，孔与孔开孔间距0.3m、终孔间距0.3m，保护巷道长度18m，保护巷道上方轮廓线外0.8m、左右两帮轮廓线外0.8m。石门揭煤掘进15m后，留3m公共保护距离再继续施工一组金属骨架孔，两组金属骨架重叠处加强支护，金属骨架孔穿过煤层进入顶板1m，保护巷道长15m，保护巷道上方轮廓线外0.8m，左右两帮轮廓线外0.8m。（详见附图）3、效果分析276二轨-250m石门揭煤，采用分段施工金属骨架，加固了长达32m的煤门上方煤体，巷道成型好，为煤门段掘进支护减轻了负担，提高了掘进效率，并有效防止了由煤体冒落引发的煤与瓦斯突出，确保了安全的揭煤及掘进。276二轨-250m石门揭煤，采用金属骨架技术加固后，远距离放炮一次性揭开煤层，放炮后风流中最大瓦斯浓度0.5%，煤门段掘进过程中风流中最大瓦斯浓度0.3%，减少了瓦斯涌出，杜绝了瓦斯超限。276二轨-250m石门揭煤，采用分段金属骨架技术加固后，巷道压力小，从揭煤至今煤门段支护未见变形、炸包等现象。4、结语（1）、随着矿井开采深度的增加，突出危险性越来越大，石门揭煤难度越来越大