煤礦防治煤與瓦斯突出綜合措施

2021-08-16 04:26:47 字數 4947 閱讀 9815

在開採突出煤層時,必須採取以防止突出措施為主時有避免人身事故的綜合措施。綜合措施的內容包括:

(1)突出危險性**

(2)防治突出措施

(3)防治突出措施的效果檢驗

(4)安全防護措施

1、突出危險性**

根據突出**的範圍和精度,煤層突出危險性**分為區域突出危險性**和工作面突出危險性**。區域**應**煤層和煤層區域的突出危險性,並應在地質勘探、新井建設、新水平和新採取開拓或準備時進行。

在進行區域**後,把煤層劃分為突出煤層和非突出煤層。突出煤層經區域**後可劃分為突出危險區、突出威脅區和無突出危險區。突出煤層在開採過程中,如果已確切掌握煤層突出危險區域的分布規律,並且有可靠的**資料,在確認的無突出危險區內可不採取防治突出措施。

**方法有單向指標法、瓦斯地質法和綜合指標法等。

在突出危險區內,工作面進行採掘前應進行工作面**。採掘工作面經**後,可劃分為有突出危險工作面和無突出危險工作面。在突出威脅區內,根據煤層突出危險程度,採掘工作面每推進30~100m,應用工作面**方法連續進行不少於兩次**驗證。

只有連續兩次驗證都為無突出危險時,該區域才能繼續定為突出威脅區域。

工作面**是**工作面附近煤體的突出危險性,應在工作面推進過程中進行。其他方法有綜合指標法、鑽屑指標法、鑽孔瓦斯湧出初速度發和r值指標法等。

(2)防止突出措施

開採突出煤層時,必須採取綜合防突措施,在採用防治突出措施時,應優先選擇區域性防治突出措施,如果不具備採取區域性防治突出措施的條件,必須採取區域性防治突出措施。

1、區域性防治突出措施

1)開採保護煤層。在突出礦井中,在煤層群中首先開採沒有突出危險或突出危險小的 ,並能使相鄰的突出煤層消除危險的煤層叫保護層,而後開採具有突出危險的煤層叫被保護層。位於被保護層之上的保護層叫上保護層,位於被保護層之下的保護層叫下保護層。

開採保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的、最經濟的措施。

保護層開採後,被保護層中對應區域內的煤體被充分卸壓,導致煤層和圍岩中積蓄的彈性能被釋放,減弱了發動突出的主要動力:煤體卸壓後會產生大量裂隙,使煤層的透氣性增加,造成瓦斯潛能的釋放,減弱了完成突出過程的主要動力:高壓瓦斯的大量釋放,使煤層的瓦斯含量降低,導致煤體強度增加,煤的堅固係數可提高1倍以上,這就增大了突出的阻力。

這些因素綜合作用的結果,必然導致被保護層突出危險的消失。

保護層保護作用的有效範圍,應根據礦井實際考察結果或參照《防治煤與瓦斯突出細則》確定。

2)預抽煤層瓦斯。開採保護層時已有瓦斯抽放系統的礦井,應同時抽放被保護層的瓦斯。單一煤層和無保護層可開採的突出危險層,經試驗預抽瓦斯有效果時,也必須採用抽放瓦斯的措施。

煤層抽放瓦斯後,大量高壓瓦斯的抽放導致瓦斯潛能的釋放,減弱了完成突出過程中的主要動力,直接導致煤體強度的增大,增加了突出的阻力;另一方面,大量瓦斯的抽放又導致了煤體的卸壓,釋放了積蓄在煤體和圍岩中的彈性能,減弱了發動突出的主要動力。這些因素的綜合作用的結果,消除了突出的危險。

採用預抽煤層瓦斯防治突出措施的有效指標,應根據礦井實際考察確定。如果無實際考察考察資料,可參照下列指標之一確定:

(1)預抽煤層瓦斯後,突出煤層殘餘瓦斯含量應小於該煤層在在該突出區域始突深度的煤層瓦斯含量。

(2)煤層瓦斯預抽率,即鑽孔抽出瓦斯量與鑽孔控制範圍內煤層瓦斯儲量的比值,應大於25%。

3)煤體注水。壓力水進入煤層可以破碎工作面附近的煤體。水進入煤層內部的裂縫和空隙後,可使原始煤體濕潤,改變煤的力學性質,增加了煤的可塑性和柔性,降低了煤的彈性,使煤體疏鬆,可減小煤體內部的應力集中和瓦斯放散初速度,應力分布變得比較均勻,使集中應力峰值移入煤體深處,巷道工作面前方應力係數減小,在採掘過程中煤體彈性能的釋放變得比較緩慢。

同時,水進入煤體後封閉了瓦斯流動的通道,並將瓦斯向煤體內部擠壓,提高了煤體承受壓力的能力(煤的微孔直徑越小,承受的壓力的能力越大),降低了瓦斯破碎煤體的可能性;另一方面,水侵入煤體的微空隙後使瓦斯難於排放。根據實際測定,運到地面的經過注水的煤層煤塊,其中殘留的瓦斯量比乾燥的煤大2倍多,瓦斯發散初速度降低了90%。綜上所述,煤體注水能較有效的起到防止突出的作用。

煤體注水不僅可以預防煤與瓦斯突出,也可以減小開採過程中粉塵的產生和飛揚。當水中加入一些阻化劑時,還可以防止煤炭自燃。

2、區域性防突措施

1)石門揭煤防治突出措施。石門和其他岩石井巷揭穿初危險煤層時的方突出措施中,除抽放瓦斯外,還有水力沖孔、排放鑽孔、水力沖刷、金屬骨架和震動爆破等。

(1)水力沖孔。當石門揭煤打鑽出現噴煤、噴瓦斯的自噴現象時,可採用水力沖孔措施進行揭煤。即以岩柱或煤柱作屏障,在向煤柱打鑽的同時送入一定壓力的水,水壓一般大於3mpa,部分的破壞煤體可造成應力的不平衡,導致噴孔的發生和發展,噴出的煤、水和瓦斯可通過管道輸送到遠離工作面的地方分離。

水力沖孔要求石門衝出的總煤量補小於煤層厚度的20倍。

(2)排放鑽孔。排放鑽孔是在石門掘至距煤層垂距5~8m處向突出危險煤層沿傾斜和走向均勻地布置2~3圈鑽孔,控制範圍達到石門周圍外3~5m,形成足夠的卸壓和排放瓦斯範圍,在設計要求的範圍內,瓦斯壓力全部降到0.74mpa以下。

這一措施適用於不同厚度和傾斜的突出煤層,對瓦斯壓力較高的煤層,也有較好的防突效果。

(3)水力沖刷。水力沖刷是利用高壓水槍沖刷石門工作面前方煤體,形成超前孔洞,使煤體得到卸壓和排放瓦斯,已消除石門揭煤時的突出危險性,水力沖刷的主要問題是沖刷出的煤和瓦斯就地排放,形成了工作面地點不安全的環境。

(4)金屬骨架。金屬骨架是用於石門揭煤的一種超前支架。在距煤層2~3m時,在工作面上部和兩側周邊打鑽孔,鑽孔要穿透煤層全厚並進入岩層0.

5m,單排孔間距一般不大於0.2m,雙排孔間距一般不大於0.3m,然後在鑽孔中插入長度不於孔深0.

5m以上的鋼管或鋼軌,將其尾部固定架牢,形成乙個整體護架。

金屬骨架措施的防突作用:一是鑽孔卸壓;二是鑽孔排瓦斯;三是保護煤體。主要作用是保護煤體,增大突出的阻力。

2)煤巷掘進工作面防治突出的措施。在有突出危險的煤層中掘進巷道,可以採用預抽瓦斯、水力沖孔、超前鑽孔、深孔鬆動爆破、深孔控制卸壓爆破、卸壓槽和前探支架等防治突出的措施。

(1)超前鑽孔(包括大直徑鑽孔)。適用於煤層透氣性較好、鑽孔的有效影響半徑大於0.7m、煤質稍硬的突出煤層。

鑽孔長度不小於10m,鑽孔超前掘進工作面的距離不得小於5m。排放鑽孔的控制範圍,應包括巷道斷面和巷道斷面輪廓線內四周不小於2m的範圍。超前鑽孔的直徑一般為75~20mm,地質條件變化劇烈帶也可以採用42mm直徑的鑽孔。

(2)深孔鬆動爆破。深孔鬆動爆破是在工作面前方打若干個一定深度的炮眼,通過爆破使周圍煤體破碎、使應力集中帶向煤體深部推移,達到卸壓和排放瓦斯的作用。該措施適用於煤質較硬、突出強度較小的煤層。

深孔鬆動爆破的孔徑為42mm,孔長不得小於8m,超前距離不得小於5m。深孔鬆動爆破應控制到巷道輪廓線外1.5~2m的範圍內。

(3)深孔控制卸壓爆破。與一般深孔鬆動爆破相比,深孔控制卸壓爆破有兩個特點:以是將爆破孔長度8~10m增加到20~25m; 二是在爆破孔附近打了不裝藥的控制孔,以增大卸壓和排放瓦斯的效果。

(4)卸壓槽。卸壓槽是今年來推廣應用的以中預防煤與瓦斯突出和衝擊地壓的方法。它是沿巷道兩幫預先切割出一定寬度的縫槽,保持一定的超前距,使巷道前方一段距離內的煤體與煤層母體的部分脫離,在卸壓槽的保護範圍內掘進,可以避免突出和衝擊地壓的發生。

(5)前探支架。前探支架一般是向工作面前方打鑽孔,孔內插入鋼管或鋼軌,其長度為兩次掘進長度再加0.5m。

掘進每迴圈一次打一排鑽孔形成兩排鑽孔交替前進,鑽孔間距為0.2~0.3m。

3)採煤工作面防治突出措施。對於有突出危險的採煤工作面,防治突出應以區域性措施為主,因為採煤工作面範圍大,又是採煤場所,任何區域性防突措施都將中斷採煤作業,影響生產。當由於某種原因未採取區域防突措施時或在區域防突措施失效的區段,可採用排放鑽孔、鬆動爆破、注水濕潤煤體、大直徑鑽孔、預抽瓦斯等區域性防突措施,並應盡可能的採用刨煤機或淺截深滾筒式採煤機採煤。

(1)鬆動爆破。鬆動爆破適用於煤質較硬、圍岩穩定性較好的煤層。沿工作面每隔2~3m乙個孔深度不小於3m的鬆動爆破孔,每孔裝藥不得大於0.5kg,超前距離不得小於2m。

(2)淺孔注水。淺孔注水濕潤煤體可用於煤質較硬的突出危險煤層。沿工作面每隔2~3m打乙個深度不小於3m的注水孔,注水壓力不得低於8mpa,最小超前距離不得小於2m。

注水開始後發現水由煤壁或相鄰注水鑽孔流出時即可停止止水。

(三)防治突出措施效果檢驗

1、運距離、極薄保護層的保護效果檢驗

保護層的開採厚度等於或小於0.5m,上保護層與突出煤層間距大於50m或下保護層與突出煤層間距大於80m時,都必須對保護層的保護效果進行檢驗。檢驗應按被保護層中推進巷道時進行。

如果各項測定指標都降到煤層突出危險臨界值以下,則認為保護層開採有效,反之,認為無效。

2、預抽煤層瓦斯防治突出措施效果檢驗

預抽煤層瓦斯在突出防治中有很大的效果,但預抽煤層瓦斯後對效果也需進行檢驗。對預抽瓦斯防治突出效果的檢驗應在煤巷掘進時進行。

3、石門揭煤工作面防治突出措施效果檢驗

石門防治突出措施執行後,應採取鑽屑指標等方法檢驗措施效果。檢驗孔孔數為4個,其中石門中間乙個,並應位於措施孔之間,其他三個孔位於石門上部和兩側,終孔位置應位於措施控制範圍的邊緣線上。如果檢驗結果的各項指標都在該煤層突出危險臨界值以下,則認為措施有效,反之,則認為措施無效。

4、煤巷掘進工作面防治突出措施效果檢驗

煤巖掘進工作面執行防治突出措施效果檢驗時。檢驗孔孔深應小於或等於措施孔,並應布置在兩個措施孔之間。如果測得的指標都在該煤層突出危險臨界值以下,則認為措施有效,反之,認為措施無效。

當措施無效時,無論措施孔還留有多少超前距都必須採取防治突出的補充措施,並經措施效果檢驗有效後,方可採取安全措施施工。當檢驗孔孔深等於措施孔深時,經檢驗措施有效後,必須留有5m的投影孔深的超前距。當檢驗孔孔深小於措施孔孔深,且兩孔投影孔深的差值不小於3m時經檢驗有效後,可採用2m投影孔深的超前距。

5、採煤工作面防治突出措施效果檢驗

採煤工作面採用鑽孔注水或鬆動爆破時,可採用鑽孔瓦斯湧出初速度法、鑽屑指標法或其他經試驗證實有效的方法檢驗防治突出措施的效果。檢驗鑽孔應打在措施孔之間。檢驗指標小於該煤層突出危險臨界值時,則認為防突措施有效;反之,認為防突措施無效。

在措施效果無效壓段,必須採取補充防治突出的措施,並經措施效果有效後,方可採取安全措施施工,並應留有不小於2m的超前距。

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