底抽巷超前水力冲孔技术在煤巷防突及快速掘进的试验

刘 文 孙 锐

(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司)

寺家庄矿自2007年投产以来共发生煤与瓦斯突出事故21次，全部发生在煤巷掘进头，事故频发威胁着矿工的生命安全，制约了矿井的建设和发展，究其原因，高突松软低透气性煤层瓦斯治理难题一直难以攻克。随着技术的进步，寺家庄煤矿先后试验了多种瓦斯治理方法及煤层增透措施，在一定程度上解决了瓦斯突出问题，但随之而来的是高成本、采掘接替失衡、达产困难等问题。针对15117工作面进风巷在严格采取“以岩保煤”瓦斯治理措施后掘进期间K1值频繁超标的情况，进行在底抽巷内向掌头煤壁施工超前水力冲孔试验，以达到防突和提高单进的目的。

1 煤巷掘进超前应力分布特征

煤巷掘进打破了煤岩体的应力平衡状态，导致巷道周围煤岩体应力重新分布。煤巷开挖后在短时间内掌头煤壁附近形成应力集中，当集中应力大于煤体强度极限时，煤体发生不可逆的塑性破坏进而导致集中应力向煤体深部移动，直至新的平衡点。当煤岩体应力重新分布达到平衡后，掘进面前方出现分区现象，依次为卸压区、应力集中区和原岩应力区，见图1。

图1 煤巷掘进面前方煤体分区特征示意

从图1可以看出，煤体的渗透率也呈现分区特征。在破碎区，由于煤体破碎，裂隙发育，瓦斯逸散较快，煤体渗透率由煤壁处最大值向煤体深处迅速下降；在应力集中区，靠近集中应力峰值处渗透率达到最小，该区域裂隙闭合，瓦斯流动不畅，在复合作用力下，瓦斯压力和瓦斯含量迅速增大，形成较大的瓦斯压力梯度，突出危险性较大；……