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[摘 要]介绍五步揭煤法防突工艺流程和在立井井筒施工中的灵活应用，分析了应用效果，实现了安全快速揭煤。
[关键词]快速揭煤 五小揭煤法 应用
中图分类号：U455.6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）06-0540-01
前言
七煤集团公司龙湖煤矿于1991年12月21日开工建设，井田走向长约7.0km，倾斜长约5.7-10.0km。矿井设计能力1.2Mt/a，服务年限43a。矿井采用立井两个水平上下山开拓，中央并列通风方式。矿井瓦斯含量为3.20-9.80m3/t，平均6.97m3/t，属于高瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性。可采煤层厚0-9.1 m，平均2.24m，不易自燃，透气性差（参照鹤壁矿区相同煤种透气性参数为1.2-1.8m2/MPa·d，孟津煤矿 取1.2m2/MPa·d），挥发份为10.05-17.66%，属低中灰、中高硫、特低磷、高发热量、粉状贫煤。
1 工程概况
主井地面标高+438 m，井筒落底标高-322m，井筒净直 径5.0 m。根据矿井施工组织设计，主井需临时改绞，要再向下施工5 m（其中岩柱3 m，煤层2 m）水窝。施工水窝面临揭煤层的问题。根据集团公司的要求和井田相邻新安煤矿为突出矿井等实际情况，煤层按突出煤层揭煤，执行“四位一体”揭煤措施。主井临时改绞工作，关系着矿井二期工程能否全面施工和矿井能否按期投产，要求揭煤必须采用安全快速揭煤技术。经筹建处领导和施工单位反复研究，优化施工方案，采用快速揭煤技术—五步揭煤方法，从2006年6月4日-2006年7月5日，安全顺利完成主井揭煤工作。
2 快速揭煤技术-五步揭煤方法揭煤防突工艺流程
揭煤过程采取分步实施，从井筒工作面距煤层顶板10m垂距开始至井筒工作面进入煤层底板2 m垂距止，分5个步骤施工：
（1）工作面距煤层顶板10m垂距之前，施工2个地质，探煤钻孔，掌握煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性、地质构造等情况，测定煤的瓦斯放散初速度指标（△P）和煤的坚固性系数（f），初步预测突出危险状况。
（2）工作面施工至煤层顶板5m垂距之前，施工2个穿透 煤层全厚的测压钻孔，测定煤层的瓦斯压力（P）、煤的瓦斯放散初速度指标（△P）和煤的坚固性系数（f），预测煤层的突出危险性。
（3）如果有突出危险性，工作面施工至煤层顶板3 m垂距时，施工排放钻孔进行排放瓦斯，—锻时间后施工4个钻孔采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2和最大瓦斯涌出初速度qmax进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
（4）工作面施工至煤层顶板2 m垂距时，再施工4个钻孔，采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2，和最大瓦斯涌出初速度qmax预测煤层的突出危险性。如果有突出危险性，施工排放钻孔进行排放瓦斯，一段时间后再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
（5）2 m垂距无突出危险后，按每循环进度不大于2 m的掘进方式正常循环进尺，并至少施工4个钻孔采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2和最大瓦斯涌出初速度qmax预测煤层的突出危险性，当预测无突出危险性时，每预测循环应留有不少于5m超前距。
3 具体实施
（1）在井筒工作面距煤层顶板10m垂距的位置，施工两个地质钻孔。钻孔最大见煤长度14.6m，煤层变厚，属煤层赋存条件急剧变化区。同时测定f值为0.28，△P值为13.50，初步判定煤层具有突出危险性。
（2）在井筒工作面距煤层顶板5 m垂距的位置，施工两个测压钻孔，用胶囊-密封粘液封孔。在测压管安装压力表端先安装“三通”，当孔一封好，将压力表装上，同时“三通”的另一孔接上高压氧气，预加压至煤层瓦斯压力估计值0.8MPa，然后关闭此“三通”孔。当测压表经过一段时间稳定在—数值时，则为所测煤层的瓦斯压力，P最终测定为0.98MPa。同时测定f值为0.36，△P值为14.56，进一步判定煤层具有突出危险性。
（3）井简工作面距煤层顶板3 m垂距时，施工排放钻孔，共79个。钻孔孔深12.1-14.9 m，孔径Φ75 mm，开孔间距0.565-1.2 m，终孔间距不大于1.5 m，周边排放孔终孔距井帮外3.0m。煤层软，成孔难，易塌孔，钻孔施工委托鹤壁富昌建设工程公司专职打钻队伍，采用2部HQJ75型液压钻机同时施工，既加快钻孔施工进度，又保证钻孔施工质量。
（4）加快钻孔瓦斯释放措施
①每个钻孔施工完成后，及时在钻孔装上孔口管，用聚胺脂封孔，孔口管高出钻孔口200mm。孔口管装好后，用压风吹出钻孔里的水和钻屑，消除水压、钻屑影响，便于瓦斯释放。
②钻孔全部施工完后，对可直接使用压风及压力水进行冲洗的钻孔，使用压风及压力水进行冲洗，增加打钻后形成槽腔范围；对不可直接使用压风及压力水进行冲洗的钻孔
（孔口或见煤前钻孔相互联通），使用钻机进行重新扫孔，扫孔过程中使用压风及压力水进行冲洗，从而增加打钻后形成槽腔范围。冲洗出的煤屑及时清理，用吊桶运到地面。
③当冲孔结束5-10个钻孔后，在其中选1-2个钻孔安400g/孔的水胶炸药进行孔内松动爆破，增加煤层透气性。
（5）防治突出措施效果检验
每一循环效果检验孔布置4个，井筒中央1个、周边3个。由于采用水力冲孔、煤层内松动爆破等加快钻孔瓦斯释放措施，各钻孔之间煤体破坏严重，测钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax时，检验钻孔密封不严漏气，qmax值偏小，最大值为0.5 L/min；测钻孔最大钻屑量Smax时，各钻孔之间相通，再加上钻孔里有加，钻屑不能全部排出，Smax值偏小，最大值为2.3kg/m；为进一步检验防治突出措施效果，对钻屑解析指标△P值进行检验，最大值为100 Pa。根据检验3个指标结果，证明：防治突出措施有效，可以进行揭煤工作。
（6）安全防护措施
①每一人井人吊必须佩戴隔离式自救器。
②在工作面正前和回风流各安装一部瓦斯探头，确保瓦斯超限及时报警，断电灵敏可靠。
③在主副井贯通巷建一组正反向风门，墙体和风门度符合《煤矿安全规程》要求，通过墙体风简有防逆风装置，确保主井在揭煤过程主副井都有独立可靠通风系统。
④在三号交叉点设压风自救系统，在发生意外时，可同时供10人使用。压缩空气供给量每人不少于0.1 m3/min。
⑤揭煤全过程采取远距离放炮，放炮地点设在地面，放炮前井下人员全部撤到地面。放炮后30 min，由救护队先下井侦察放炮情况，确认安全后，方可继续施工。
⑥整个揭煤过程，有救护队现场值班。
4 效果分析
4.1 揭煤安全性提高
（1）快速揭煤技術采用多参数综合指标预测井筒工作面突出危险，预测孔实行多重布置，建立移动安全屏障，采用循序渐进的掘进方式进行井筒揭煤。
（2）五步揭煤方法严格按照《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》的要求，把“四位一体”综合防突措施落实到现场。
4.2 揭煤速度提高
（1）改被动测压，大大缩短了测压时间，保持了井筒施工和揭煤工作的连续性。
（2）采用水力冲孔、煤层内松动爆破等加快钻孔瓦斯释施措施，防突措施效果明显，缩短了瓦斯排放时间，加快了揭煤速度。
5 结束语
快速揭煤技术-五步揭煤方法在孟津煤矿主井进筒施工中成功应用，为该矿今后副井、石门揭煤工作积累了丰富的实践经验，对集团公司近似条件下的新建矿井揭煤工作有一定的指导意义。
[关键词]快速揭煤 五小揭煤法 应用
中图分类号：U455.6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）06-0540-01
前言
七煤集团公司龙湖煤矿于1991年12月21日开工建设，井田走向长约7.0km，倾斜长约5.7-10.0km。矿井设计能力1.2Mt/a，服务年限43a。矿井采用立井两个水平上下山开拓，中央并列通风方式。矿井瓦斯含量为3.20-9.80m3/t，平均6.97m3/t，属于高瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性。可采煤层厚0-9.1 m，平均2.24m，不易自燃，透气性差（参照鹤壁矿区相同煤种透气性参数为1.2-1.8m2/MPa·d，孟津煤矿 取1.2m2/MPa·d），挥发份为10.05-17.66%，属低中灰、中高硫、特低磷、高发热量、粉状贫煤。
1 工程概况
主井地面标高+438 m，井筒落底标高-322m，井筒净直 径5.0 m。根据矿井施工组织设计，主井需临时改绞，要再向下施工5 m（其中岩柱3 m，煤层2 m）水窝。施工水窝面临揭煤层的问题。根据集团公司的要求和井田相邻新安煤矿为突出矿井等实际情况，煤层按突出煤层揭煤，执行“四位一体”揭煤措施。主井临时改绞工作，关系着矿井二期工程能否全面施工和矿井能否按期投产，要求揭煤必须采用安全快速揭煤技术。经筹建处领导和施工单位反复研究，优化施工方案，采用快速揭煤技术—五步揭煤方法，从2006年6月4日-2006年7月5日，安全顺利完成主井揭煤工作。
2 快速揭煤技术-五步揭煤方法揭煤防突工艺流程
揭煤过程采取分步实施，从井筒工作面距煤层顶板10m垂距开始至井筒工作面进入煤层底板2 m垂距止，分5个步骤施工：
（1）工作面距煤层顶板10m垂距之前，施工2个地质，探煤钻孔，掌握煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性、地质构造等情况，测定煤的瓦斯放散初速度指标（△P）和煤的坚固性系数（f），初步预测突出危险状况。
（2）工作面施工至煤层顶板5m垂距之前，施工2个穿透 煤层全厚的测压钻孔，测定煤层的瓦斯压力（P）、煤的瓦斯放散初速度指标（△P）和煤的坚固性系数（f），预测煤层的突出危险性。
（3）如果有突出危险性，工作面施工至煤层顶板3 m垂距时，施工排放钻孔进行排放瓦斯，—锻时间后施工4个钻孔采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2和最大瓦斯涌出初速度qmax进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
（4）工作面施工至煤层顶板2 m垂距时，再施工4个钻孔，采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2，和最大瓦斯涌出初速度qmax预测煤层的突出危险性。如果有突出危险性，施工排放钻孔进行排放瓦斯，一段时间后再进行效果检验直至有效。如无突出危险性，继续向前施工。
（5）2 m垂距无突出危险后，按每循环进度不大于2 m的掘进方式正常循环进尺，并至少施工4个钻孔采用钻孔的最大钻屑量Smax、钻屑解析指标△h2和最大瓦斯涌出初速度qmax预测煤层的突出危险性，当预测无突出危险性时，每预测循环应留有不少于5m超前距。
3 具体实施
（1）在井筒工作面距煤层顶板10m垂距的位置，施工两个地质钻孔。钻孔最大见煤长度14.6m，煤层变厚，属煤层赋存条件急剧变化区。同时测定f值为0.28，△P值为13.50，初步判定煤层具有突出危险性。
（2）在井筒工作面距煤层顶板5 m垂距的位置，施工两个测压钻孔，用胶囊-密封粘液封孔。在测压管安装压力表端先安装“三通”，当孔一封好，将压力表装上，同时“三通”的另一孔接上高压氧气，预加压至煤层瓦斯压力估计值0.8MPa，然后关闭此“三通”孔。当测压表经过一段时间稳定在—数值时，则为所测煤层的瓦斯压力，P最终测定为0.98MPa。同时测定f值为0.36，△P值为14.56，进一步判定煤层具有突出危险性。
（3）井简工作面距煤层顶板3 m垂距时，施工排放钻孔，共79个。钻孔孔深12.1-14.9 m，孔径Φ75 mm，开孔间距0.565-1.2 m，终孔间距不大于1.5 m，周边排放孔终孔距井帮外3.0m。煤层软，成孔难，易塌孔，钻孔施工委托鹤壁富昌建设工程公司专职打钻队伍，采用2部HQJ75型液压钻机同时施工，既加快钻孔施工进度，又保证钻孔施工质量。
（4）加快钻孔瓦斯释放措施
①每个钻孔施工完成后，及时在钻孔装上孔口管，用聚胺脂封孔，孔口管高出钻孔口200mm。孔口管装好后，用压风吹出钻孔里的水和钻屑，消除水压、钻屑影响，便于瓦斯释放。
②钻孔全部施工完后，对可直接使用压风及压力水进行冲洗的钻孔，使用压风及压力水进行冲洗，增加打钻后形成槽腔范围；对不可直接使用压风及压力水进行冲洗的钻孔
（孔口或见煤前钻孔相互联通），使用钻机进行重新扫孔，扫孔过程中使用压风及压力水进行冲洗，从而增加打钻后形成槽腔范围。冲洗出的煤屑及时清理，用吊桶运到地面。
③当冲孔结束5-10个钻孔后，在其中选1-2个钻孔安400g/孔的水胶炸药进行孔内松动爆破，增加煤层透气性。
（5）防治突出措施效果检验
每一循环效果检验孔布置4个，井筒中央1个、周边3个。由于采用水力冲孔、煤层内松动爆破等加快钻孔瓦斯释放措施，各钻孔之间煤体破坏严重，测钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax时，检验钻孔密封不严漏气，qmax值偏小，最大值为0.5 L/min；测钻孔最大钻屑量Smax时，各钻孔之间相通，再加上钻孔里有加，钻屑不能全部排出，Smax值偏小，最大值为2.3kg/m；为进一步检验防治突出措施效果，对钻屑解析指标△P值进行检验，最大值为100 Pa。根据检验3个指标结果，证明：防治突出措施有效，可以进行揭煤工作。
（6）安全防护措施
①每一人井人吊必须佩戴隔离式自救器。
②在工作面正前和回风流各安装一部瓦斯探头，确保瓦斯超限及时报警，断电灵敏可靠。
③在主副井贯通巷建一组正反向风门，墙体和风门度符合《煤矿安全规程》要求，通过墙体风简有防逆风装置，确保主井在揭煤过程主副井都有独立可靠通风系统。
④在三号交叉点设压风自救系统，在发生意外时，可同时供10人使用。压缩空气供给量每人不少于0.1 m3/min。
⑤揭煤全过程采取远距离放炮，放炮地点设在地面，放炮前井下人员全部撤到地面。放炮后30 min，由救护队先下井侦察放炮情况，确认安全后，方可继续施工。
⑥整个揭煤过程，有救护队现场值班。
4 效果分析
4.1 揭煤安全性提高
（1）快速揭煤技術采用多参数综合指标预测井筒工作面突出危险，预测孔实行多重布置，建立移动安全屏障，采用循序渐进的掘进方式进行井筒揭煤。
（2）五步揭煤方法严格按照《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》的要求，把“四位一体”综合防突措施落实到现场。
4.2 揭煤速度提高
（1）改被动测压，大大缩短了测压时间，保持了井筒施工和揭煤工作的连续性。
（2）采用水力冲孔、煤层内松动爆破等加快钻孔瓦斯释施措施，防突措施效果明显，缩短了瓦斯排放时间，加快了揭煤速度。
5 结束语
快速揭煤技术-五步揭煤方法在孟津煤矿主井进筒施工中成功应用，为该矿今后副井、石门揭煤工作积累了丰富的实践经验，对集团公司近似条件下的新建矿井揭煤工作有一定的指导意义。