六位一體”綜合防突措施的研究與應(yīng)用鄭尚超許軍鋒任保紅

（平煤集團(tuán)八礦）摘要：“六位一體”綜合防突措施包括優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理采掘部署，加強(qiáng)采場和巷道支護(hù)，改進(jìn)預(yù)測預(yù)報(bào)和效果檢驗(yàn)加強(qiáng)措施及安全防護(hù)措施的執(zhí)行，有效扼制了煤與瓦斯突出事故，確保施工安全和礦井高產(chǎn)高效。關(guān)鍵詞：六位一體 措施應(yīng)用1前言我國在瓦斯突出防治技術(shù)上歷經(jīng)四個(gè)階段，即：防護(hù)措施階段、防突措施階段、突出預(yù)測階段、四位一體綜合措施防突階段。從1988年開始，以《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》的頒布為標(biāo)志，進(jìn)入“四位一體”綜合防突措施階段。四位一體防突措施在防治突出及突出傷人事故上起到了積極的作用，突出次數(shù)及強(qiáng)度都有所降低，在不斷實(shí)踐研究總結(jié)的基礎(chǔ)上，我們提出了“六位一體”防突措施的防突理念，對防治煤與瓦斯突出及礦井安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。礦井概況八礦位于平頂山礦區(qū)東部，井田面積45km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬噸/年，2003年生產(chǎn)原煤313萬噸。井田內(nèi)有三組四層可采煤層即：丁5.6煤層、戊9.10煤層、己15煤層、己16.17煤層，其中戊9.10煤層、己15煤層為突出煤層。89年被鑒定為煤與瓦斯突出礦井，97年經(jīng)重慶煤科院鑒定為嚴(yán)重煤與瓦斯突出礦井。礦井通風(fēng)方式采用混合式、中央分區(qū)抽出式通風(fēng)，分兩個(gè)水平開發(fā)，現(xiàn)采一水平。八礦自84年10月13日發(fā)生第一次煤與瓦斯突出以來，累計(jì)突出34次，突出煤量3208噸，瓦斯量247700m3，最大一次發(fā)生在2000年10月15日戊二下延皮下工作面，突出煤量562噸，瓦斯涌出量30103m3,拋煤距離65m，并發(fā)生瓦斯逆流現(xiàn)象。問題的提出隨著開采深度的增加，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力越來越大，突出危險(xiǎn)性日益增加，突出危安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效。在嚴(yán)格執(zhí)行“四位防突措施的基礎(chǔ)上，結(jié)合八礦34次突出事特點(diǎn)和規(guī)律，我們認(rèn)為優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理采署，加強(qiáng)采場和巷道支護(hù)，在防治突出方到至關(guān)重要的作用，合理的設(shè)計(jì)和采掘布能夠減小構(gòu)造應(yīng)力及采掘集中應(yīng)力的影響源頭上杜絕煤與瓦斯突出。為此，我們提“六位一體”綜合防突措施。即：優(yōu)化設(shè)合理采掘部署，加強(qiáng)采場和巷道支護(hù)，改測預(yù)報(bào)和效果檢驗(yàn)方法，加強(qiáng)措施及安全措施的執(zhí)行。并以優(yōu)化設(shè)計(jì)和采掘部署為以強(qiáng)化支護(hù)為基礎(chǔ)；以預(yù)測預(yù)報(bào)為重點(diǎn)；場管理為關(guān)鍵；以安全防護(hù)為保證。技術(shù)原理及改進(jìn)措施根據(jù)突出機(jī)理的綜合假說，突出是地壓含在煤體中的瓦斯、煤的物理力學(xué)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)、煤層構(gòu)造及煤的自等因素綜合作用的結(jié)果。我們所采取的措應(yīng)以釋放瓦斯及地應(yīng)力，避免應(yīng)力集中，善煤體結(jié)構(gòu)等為根本。優(yōu)化礦井設(shè)計(jì)、合理采掘布署⑴增大采面的設(shè)計(jì)走向長及采長，采用采全高的綜合機(jī)械化采煤法，從而簡化了減少掘進(jìn)工程量，降低了萬噸掘進(jìn)率；突多數(shù)發(fā)生在煤巷掘進(jìn)工作面，減少了掘進(jìn)量，就降低了突出發(fā)生的概率。⑵合理集中生產(chǎn)，優(yōu)化采掘布署：一是采區(qū)只安排一個(gè)回采工作面，盡可能減少工作面；二是突出采區(qū)嚴(yán)禁單水平上下山生產(chǎn)，以免造成通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，管理難度發(fā)出突出事故后，災(zāi)變可靠性差等問題。進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性。⑷將抽放設(shè)計(jì)（包括本煤層、高位孔和上隅角抽放）納入到采掘工程設(shè)計(jì)之中，并同時(shí)付諸實(shí)施。⑸增大巷道設(shè)計(jì)斷面：回采巷道斷面支護(hù)規(guī)格由原來的寬X高=2.6mX2.4m,增大為寬X高=4.5mX3.0m，增大了7.26m2，為執(zhí)行防治突出措施、安設(shè)抽放管路、施工抽放鉆孔及深卸壓孔創(chuàng)造有利條件。⑹石門揭煤突出危險(xiǎn)性最大，石門與突出煤層巷道貫通時(shí)，先掘出煤層巷道，然后反接石門，盡可能避免石門揭煤。⑺采面布置盡可能避開地質(zhì)構(gòu)造帶。例如,己15-14060機(jī)巷掘進(jìn)過程中遇到落差2.8米的斷層，因此提前40米拐切眼，以避開斷層對切眼施工及回采的影響。加強(qiáng)采場和巷道支護(hù)。八礦34次突出中90%均屬于以礦山壓力為主導(dǎo)的突出事故，強(qiáng)化支護(hù)，有效控制采場及巷道的礦山壓力，已成為八礦煤與瓦斯突出的重要措施。⑴煤巷掘進(jìn)工作面推廣使用錨網(wǎng)、錨索支護(hù)代替棚式支護(hù)，變被動支護(hù)為主動支護(hù)。遇到斷層等地質(zhì)構(gòu)造或頂板破碎時(shí)，改用U型鋼加強(qiáng)支護(hù)。強(qiáng)調(diào)循環(huán)進(jìn)尺不能大于0.8m,做到錨索、錨網(wǎng)緊跟工作面，及時(shí)支護(hù)，并強(qiáng)化現(xiàn)場管理，提出錨網(wǎng)、錨索支護(hù)是否有效，70%在管理。⑵提高綜采工作面工作面裝備水平及工作阻力，支架工作阻力由原來的3100KN增加到6400KN，同時(shí)規(guī)范、提高乳化液泵站司機(jī)、采煤機(jī)司機(jī)、支架工的崗位責(zé)任制、現(xiàn)場操作質(zhì)量，做到支護(hù)及時(shí)有效，不因現(xiàn)場操作不到位而造成應(yīng)力集中。（3）優(yōu)化突出工作面巷道布置，將綜采工作面調(diào)整為俯采，有效防止工作面片幫及突出事故發(fā)生。對四位一體防突措施的改進(jìn)4.3.1改進(jìn)突出危險(xiǎn)性預(yù)測方法瓦斯涌出初速度法預(yù)測允許進(jìn)尺1.5M預(yù)測頻繁，不能滿足生產(chǎn)的需要；而鉆屑指標(biāo)法每米取鉆屑，測量△h2,工藝復(fù)雜，測試時(shí)間長且不易操作，可靠性差。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，將鉆孔值c值和s值三個(gè)指標(biāo)預(yù)測；q⑵深孔預(yù)測：預(yù)測孔深由3.5m改為7⑶多孔預(yù)測:預(yù)測鉆孔數(shù)量由2個(gè)改為⑷鉆孔方位由原來控制巷道輪廓線以外改為3m；⑸瓦斯地質(zhì)預(yù)報(bào)有危險(xiǎn)時(shí)，或根據(jù)《細(xì)則》31條規(guī)定，在突出煤層中有以下情一者，視為突出危險(xiǎn)，直接采取防突措施突出煤層中的構(gòu)造破壞帶；②煤層賦存條劇變化的區(qū)域；③采掘應(yīng)力跌加的區(qū)域；4工作面預(yù)測過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力⑤工作面明顯出現(xiàn)突出預(yù)兆。⑹根據(jù)工作面瓦斯情況預(yù)測：當(dāng)涌出量或涌出異常，發(fā)生瓦斯超限時(shí)，視為突出危險(xiǎn)，直接采治突出措施。4.3.2改進(jìn)防治突出措施⑴掘進(jìn)工作面主要采用排放鉆孔防突措該方法執(zhí)行方便、簡易、效果好，其工藝做改進(jìn)：排放孔深由10m增大到12m；措施孔超前距由5m增大到7m,提安全系數(shù)，排放孔直徑由75mm增大到89mm大了排放半徑；鉆孔方位由原來的控制到巷道輪廓外2米改為4米；由單純的采用排放鉆孔改為同時(shí)采壓注水；在突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重的區(qū)域同時(shí)使用邊抽，形成多種措施聯(lián)合應(yīng)用。⑵工作面由單純執(zhí)行排放鉆孔防突措為多種措施聯(lián)合應(yīng)用：預(yù)抽煤層瓦斯：在采面風(fēng)、機(jī)巷掘進(jìn)中，布置順層抽放鉆孔，預(yù)抽煤層瓦斯；排放鉆孔：在回采期間，沿采面間隔布置一個(gè)由7m增加到10m的鉆孔，孔徑89卸壓釋放煤層瓦斯，經(jīng)過長期實(shí)踐證明10超前排放鉆孔，可以防止采面空白帶煤與突出；淺孔動壓區(qū)抽放：利用采面排放鉆孔究新型多次重復(fù)使用的風(fēng)孔器，抽放動壓濕潤煤體，改善煤體結(jié)構(gòu)，降低突出危險(xiǎn)性。防治突出措施的效果檢驗(yàn)：⑴以往采取效檢7m允許進(jìn)尺5m的方法，但執(zhí)行過程中，有多次突出發(fā)生在效檢進(jìn)尺3到4米的區(qū)段，為此，我們提出了一個(gè)循環(huán)兩次效檢的方法；⑵掘進(jìn)工作面措施孔深12m第一次效檢不超允許進(jìn)尺2.8m，第二次效檢不超允許進(jìn)尺2.2m；回采工作面措施孔深10m,第一次效檢不超允許進(jìn)尺3.0m,第二次效檢不超允許進(jìn)尺3.0m；⑶措施孔深始終大于效檢孔深2~5m；⑷突出工作面實(shí)行分級管理:在嚴(yán)重突出危險(xiǎn)及突出危險(xiǎn)工作面執(zhí)行一個(gè)循環(huán)兩次效檢，并使用炮掘；在一般突出危險(xiǎn)及與突出威脅工作面執(zhí)行一次效檢允許進(jìn)尺5m,可以上綜掘；在無突出危險(xiǎn)工作面，不執(zhí)行防治突出措施，不進(jìn)行效果檢驗(yàn)，并且可以上綜掘。4.3.4安全防護(hù)措施:在完善《防突細(xì)則》規(guī)定的安全防護(hù)措施的同時(shí)，我們重點(diǎn)突出如何落實(shí)，加強(qiáng)現(xiàn)場管理:⑴制定開工系列化驗(yàn)收制度:突出危險(xiǎn)工作面開工必須經(jīng)過系列化驗(yàn)收，安全防護(hù)設(shè)施不齊全、不完好，⑵定程序化測試（四匯報(bào)）制度:第一次匯報(bào):入井前領(lǐng)取預(yù)（效）報(bào)告單并填寫測試地點(diǎn)、入井時(shí)間并檢查測試工具完好情況；第二次匯報(bào):到達(dá)測試地點(diǎn)后匯報(bào)防突措施執(zhí)行情況和安全防護(hù)措施完好情況；第三次匯報(bào)：測試工作結(jié)束后，升井前匯報(bào)測試參數(shù)大小是否超標(biāo)，工作面存在問題⑶突出危險(xiǎn)炮掘工作面，月進(jìn)尺由原30~50米，提高到100米，增加100%以上⑷綜掘工作面，月進(jìn)尺由原來的100右，提高到250~300米，增加150%以上；⑸突出危險(xiǎn)綜采工作面平均月產(chǎn)量由來的3.5萬噸，提高到9萬噸，增加157%⑹礦井年產(chǎn)量由170~180萬噸，增210~313萬噸，實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)、高效。見表表1六位一體防突措施應(yīng)用前后的比較項(xiàng)目應(yīng)用前應(yīng)用后突出次數(shù)340瓦斯?jié)饩蜻M(jìn)0.6?0.80.2?0.度％回采0.8?0.90.4?0.掘進(jìn)月炮掘30~50100進(jìn)尺（米）綜掘100250?3(米面產(chǎn)量（萬噸）3.59.0年產(chǎn)量（萬噸）170?180210?316結(jié)論:⑴連續(xù)20個(gè)月實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，無發(fā)生事故。實(shí)踐證明“六位一體”綜合防突措瓦斯綜合治理和防治煤與瓦斯突出方面是的。⑵應(yīng)用“六位一體”防突措施后，掘:面月進(jìn)尺提高100~150%，回采工作面產(chǎn)量150%以上，實(shí)踐證明該措施技術(shù)上可行，顯著。⑶在瓦斯綜合治理上為今后突出礦井實(shí)安全生產(chǎn)，高產(chǎn)高效提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。等；第四次匯報(bào):升井后穿工作服到通風(fēng)調(diào)度呈送預(yù)（效）報(bào)告單及入井記錄表，并填寫參數(shù)臺帳。應(yīng)用效果:（1）2002年5月至今，實(shí)現(xiàn)連續(xù)20個(gè)月安全生產(chǎn)，杜絕煤與瓦斯突出；⑵巷道掘進(jìn)及回采過程中，瓦斯涌出量明顯降低，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?掘進(jìn)工作面由分源抽放在突出危險(xiǎn)工作面中的應(yīng)用平煤集團(tuán)八礦牛金興摘要：突出危險(xiǎn)工作面瓦斯大，突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重，原有瓦斯治理措施效果不太理想，瓦斯超限仍很頻繁，產(chǎn)量難以提高。為此，經(jīng)過對工作面瓦斯涌出規(guī)律分析研究，采取了與之相適應(yīng)的分源獨(dú)立抽放等綜合措施，并取得了很好的效果。關(guān)鍵詞：平八礦工作面瓦斯治理研究一、前言礦井要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效，首先必須先治理好瓦斯，根據(jù)工作面瓦斯涌出規(guī)律，瓦斯涌出源主要來源：落煤、采空區(qū)、煤壁、鄰近層，以往解決瓦斯的主要手段是增大工作面風(fēng)量，而增大工作風(fēng)量又帶來了一些新的問題，一是：風(fēng)速超限，煤層飛揚(yáng)。二是：機(jī)風(fēng)兩巷風(fēng)壓增大，采空區(qū)瓦斯涌出量增大，三是：受巷道斷面和通風(fēng)系統(tǒng)的影響，風(fēng)量增加有限。因此，單靠增大風(fēng)量解決瓦斯問題是有限的，針對瓦斯涌出規(guī)律及特點(diǎn)，我們采取分源抽放方法，即：本煤層、上隅角和采空區(qū)利用三趟抽放系統(tǒng)分別獨(dú)立抽放。經(jīng)己15-12100采面實(shí)踐證明，效果較好。二、工作面概況己15-12100采面設(shè)計(jì)走向長1100m,傾斜寬165m，煤厚3.2m,傾角22°?26°,瓦斯含量16m3/t，瓦斯壓力1.80MPa,標(biāo)高：風(fēng)巷一430m,機(jī)巷-480m;垂深：風(fēng)巷514m,機(jī)巷615m，兩巷斷面12m3錨網(wǎng)支護(hù)，該工作面為突出危險(xiǎn)工作面，采用綜采采煤。三、回采期的瓦斯涌出規(guī)律分析己15一12100采面瓦斯由煤壁（包括底板瓦斯）、落煤瓦斯和上隅角瓦斯三部分組成。1、 煤壁（包括己16-17煤層）瓦斯涌出量：根據(jù)3月9日8點(diǎn)班寫實(shí)記錄,用較長時(shí)間（2小時(shí)33分）停止割煤段所測得106架處平均瓦斯?jié)舛葹?.4%,則煤壁瓦斯涌出量為7m3/min。對幾十次測定結(jié)果進(jìn)行比較，波動范圍不大，所在認(rèn)為煤壁和己16.17煤層瓦斯涌出量是一個(gè)較為穩(wěn)定的量。2、 落煤瓦斯涌出量：根據(jù)跟班實(shí)測，割煤過程中測定瓦斯?jié)舛绕骄鶠?.6%，落煤瓦斯涌出量為1~2m3/min，落煤瓦斯涌出量有一定的波動，其波動幅度與割煤速度、日產(chǎn)量和排放孔排放效果等因素有關(guān)。3、 上隅角瓦斯涌出量：同一時(shí)間內(nèi)里探頭遙測點(diǎn)瓦斯涌出量，減去采面106架測定瓦斯涌出量得上隅角瓦斯涌出量。根據(jù)72次測定的值可以看到以下特點(diǎn)：①瓦斯涌出波動大：最大瓦斯涌出量8.65m3/min（短時(shí)間），最小0.3m3/min,按對工作同增加的比率最大58.1%，最小2.8%，具體見下表。上隅角涌出范圍大：由于上下風(fēng)巷的壓差，在工作面上部形成采空區(qū)與工作面的壓差,采空區(qū)含瓦斯風(fēng)流不僅從上隅角涌出,而且在工作面的上部也出現(xiàn)涌出。管理不到位，造成涌出量大：A、抽放泵停止抽放時(shí)，瓦斯涌出量增大；B、擋風(fēng)墻和擋風(fēng)幛沒打好時(shí)，涌出量大。4、工作面瓦斯涌出總量根據(jù)實(shí)際測定，采面瓦斯涌出量為12m3/min,其中：煤壁為6~8m3/min，占總涌出量50%，落煤為1?2m3/min,占總涌出量的14?16%,上隅角為5m3/min,占總涌出量的35~45%。四、 分源抽放措施1、 本煤層抽放：利用地面站抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放，地面站現(xiàn)有兩臺SK-60泵，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺備用，主干管：地面：Q400mm；井下：Q300mm；支管：Q300mm。采面在機(jī)風(fēng)巷掘進(jìn)期間布孔打鉆，機(jī)巷孔深60米，風(fēng)巷孔深50米，孔徑Q75mm,孔間距4m。本煤層抽放，一方面：起到煤層卸壓和降低煤層瓦斯含量作用；另一方面：減少煤層瓦斯涌出量，防止瓦斯超限和煤與瓦斯突出。2、 咼位孔抽放：沿風(fēng)巷走向每隔100m做一個(gè)咼位鉆場，在鉆場內(nèi)布置鉆孔向米空區(qū)打鉆抽放。每個(gè)鉆場布置8?10個(gè)鉆孔，孔徑Q110mm,利用井下己二泵站2BEF-353泵抽放。系統(tǒng)抽放濃度平均20-30%，流量6-7m3/min。3、 上隅角抽放：利用己二泵站2BEF-353泵，對上隅角進(jìn)行單獨(dú)抽放，以減少上隅角瓦斯向外涌出，系統(tǒng)抽放濃度平均3%,流量2m3/min。4、 上下隅角管理：在采面上下隅角各打20m長的擋風(fēng)障，并用魚皮袋裝煤砌墻，每進(jìn)一刀砌一道墻。5、 超前排放鉆孔：機(jī)巷以上10m,風(fēng)巷以下15m,打孔徑Q89mm孔