综掘工作面防治煤与瓦斯突出分析研究.doc

《综掘工作面防治煤与瓦斯突出分析研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综掘工作面防治煤与瓦斯突出分析研究.doc（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、目录1综掘工作面瓦斯治理研究的必要性12综掘面瓦斯治理研究的主要思路和方案12.1试验区选择12.2验区概况22.3突出煤层突出危险区域上综掘可行性分析22.4综掘工作面瓦斯涌出规侓及防治措施33防治煤与瓦斯突出综合措施研究53.1区域突出危险性预测53.2工作面突出危险预测预报方法研究64综掘工作面防突措施的选择134.1边掘边抽措施134.2深孔预裂控制爆破防突措施144.3超前排放钻孔措施144.4打孔设备（钻机）选择154.5超前排放钻孔措施参数的确定164.6中深孔预裂控制爆破防突措施194.7防突措施效果检验214.8安全防护措施224.9防突施工管理措施235研究方案的组织实施2

2、55.1排放钻孔实施情况255.2 30型机载防突钻机超前防突试验265.3综掘工作面防突措施应用情况276经济社会效益分析287主要结论29综掘工作面瓦斯治理研究的必要性高瓦斯突出矿井综掘工作面瓦斯治理与防突是全国至世界各国突出煤层开采技术上至今未完全解决的技术难题。在西方较发达国家突出煤层一般不采用综掘。我国个别突出矿井综掘工作面发生煤与瓦斯突出事故后，由于没有与综掘相配套的防突技术措施，而被迫将综掘改为炮掘。华蓥山广能集团李子垭煤业公司属高瓦斯突出矿井，为提升矿井生产能力，实现高产高效，首先必须解决采掘接替紧张矛盾。随着我国采掘机械化的迅速发展。李子垭煤业公司决定采用综掘机掘煤巷。综掘面

3、瓦斯涌出和煤与瓦斯突出的威胁，综掘速度受到限制，为解决综掘面普遍存在的安全与速度两大难题，华蓥山广能集团公司对李子垭煤业公司下达了“综掘工作面瓦斯治理研究”的科研课题，为确保突出煤层综掘工作面在安全前提下，充分发挥综掘效能，提高掘进速度，取得良好的安全与经济效益非常必要。综掘面瓦斯治理研究的主要思路和方案2.1试验区选择根据矿井采掘布置情况，综掘工作面选择在+572水平，北翼25盘区内。2.2试验区概25盘区位于李子垭向斜轴部以东，南至23041采面机巷（已采），北至4勘探线芦家河保安煤柱为边界，东与小煤窑采空区为界，西以李子垭向斜缓斜煤层与急倾斜煤层交界的轴部线为界。25盘区地面标高1200

4、850m,煤层标高650m550m,开采深度400m左右，盘区走向长1840m，倾斜长650m，盘区面积120361m2。该区向斜以南宽缓，北边略紧凑，轴线附近有F10大断层，断层落差H=58m，盘区内小断层发育，轴线两端250m范围内沿走向均有突出危险。开采煤层为k12煤层，煤层厚度0.991.32m，结构为0.20（0.15）0.88，煤层走向N130EN400E，煤层倾角00250，煤层上部为砂质灰岩，碳质灰岩、直接顶为泥岩，薄层灰岩组成厚度1330m,老顶为石灰岩，厚度为1216m，f=1115；煤层直接底为砂质泥岩，遇水膨胀，f56，厚度0.83.55m，平均厚度2.55m，下部为煤

5、层，平均厚度0.75m，底部为砂岩，泥岩互层，中间夹薄层状石灰岩，厚度9.58m。2.3突出煤层突出危险区域上综掘可行性分析李子垭煤业公司属煤与瓦斯突出矿井，从历次煤与瓦斯突出规律、突出点分布情况分析，具有明显的分区分带性，突出强度与突出瓦斯量远不及其它突出矿井严重，在突出危险区域内同样存在无突出危险工作面，如沿采空区边缘追尾掘进，下一个采煤工作面风巷处于卸压带内，受采动应力的影响煤体中地压和瓦斯部分释放，削弱了煤与瓦斯突出的基本条件，经连续多年对沿空巷道进行检验性预测，钻屑瓦斯解吸指标K1 0.3，H210mmH2O，S30N/m，是突出危险区内的无突出工作面，有利于上综掘。在突出危险区原始

6、煤体巷道进行综掘，由于瓦斯大量涌出和煤与瓦斯突出危险的存在，对综掘工作面安全掘进构成的威胁是一个需要认真研究、解决的技术难题，从本矿井乃至全国突出矿井，发生煤与瓦斯突出面积只占总面积的10%左右，只是局部地点（断层、褶曲构造点附近、煤层分岔、煤层增厚、软分层增厚煤层结构造到破坏地段）才出现煤与瓦斯突出，大面积均不出现突出。只要加强瓦斯、地质预测预报、采取针对性、可能性的有效技术安全措施，降底煤层中瓦斯压力和改变地应力分布后，进行综掘也是可行的。2.4综掘工作面瓦斯涌出规侓及防治措施2.4.1 瓦斯涌出规侓为减少综掘工作面搬家次数，综掘巷道设计长度一般在8002000m，局部通风机送风距离往往大

7、于2000m，随着综掘进度的加快和巷道的不断延伸，巷道中瓦斯涌出量会急剧增加，由于25盘区煤层赋存属单一复合煤层，上下分层间距小，平均为2.5m左右，当上部煤层掘进后，下分层煤中的瓦斯会向上分层煤掘进巷道涌出，一般涌出量占5060%。当掘进存在邻近层瓦斯涌出源，卸压后的邻进层瓦斯向上部巷道涌出时，随综掘巷道的延长加上巷道两帮煤层瓦斯涌出时同，巷道回风流中瓦斯涌出量为23.5m2/min。在掘进巷道顶部形成甲烷积聚层，当煤层倾角变陡，巷道断面10 m2左右，巷道高帮顶部是瓦斯积聚的空间，巷道中风速小于0.5m/s时，巷道中风流量层流状态，巷道中甲烷的存在是发生瓦斯爆炸和燃烧的气源。2.4.2 防

8、治瓦斯积聚的措施2.4.2.1 提高巷道风速，保正足够风量稀释瓦斯，掘进巷道长度在500m内采用22KW局扇、600mm风筒进行通风，当巷道长度超过500m时，采用大功率局扇、直径为8001000mm风筒进行通风，保正工作面风筒出口风量不低于350m3/min。2.4.2.2 利用工作面施工预测孔时间，提前施工超前排放瓦斯钻孔，释放工作面煤层中部分瓦斯，防止掘进时工作面瓦斯涌出量积聚上升而造成工作面和回风风流中瓦斯浓度超限。2.4.2.3 加强对综掘巷道电气设备的失爆检查，防止电气火花，皮带运输机安装综合保护装置，防止摩擦火花，掘进机内外喷雾装置保持良好，防止截割部割煤时产生火花引爆瓦斯。2.

9、4.2.4 巷道中按规定安装隔爆水袋、保持足够水量，设施完好。防治煤与瓦斯突出综合措施研究3.1区域突出危险性预测区域突出危险性预测，就是根据已经掌握的开采水平、盘区较大范围内的瓦斯压力、煤层赋存条件、瓦斯含量、地质构造、相邻区域突出预测资料及煤与瓦斯突出点分布，突出规律等情况，采用综合指标法和瓦斯地质流计法进行综合分析区域的突出危险程度，编制瓦斯地质图便于分区、分片、分带进行防突管理，为防突措施的编制提供科学依据，采取针对性的、有效防治突出的措施消除其突出危险。根据25盘区的瓦斯地质资料可知，盘区西边界处于急倾斜煤层于缓倾斜煤层交界的褶皱部位，其轴线以东附近有F10大断层、其断层落差58m，

10、25中部西底板回风石门穿过轴部煤层时，已查明小断层3条，说明在大断层附进小断层十分发育，在轴部的两端测定煤层瓦斯压力最大值达5.8MPa，煤层瓦斯含量高于其它区域达15.6m3/t，煤的硬度系数f0.5，25盘区轴部以西的急倾斜煤层5205采区和5207采区以及轴部以东缓斜煤层相邻的北三、北四走向工作面、23041工作面以西段煤层标高+630m范围内的构造部位均发生过多次煤与瓦斯突出动力现象，是李子垭井田内煤与瓦斯突出非常明显的区域，在25区北边界煤层放水巷煤层等高线+630m标高以下范围实测得钻屑瓦斯解吸指标K10.8，在25区南边界的2501材料上山接煤实测得钻屑指标K11.2、H2 30

11、mmH20，在25煤层标高+630m水平以东所测K1、H2值均小于本矿突出临界指标值。根据以上资料综合分析判定25盘区煤层标高+630m至+550m沿走向条带范围内局部地点有煤与瓦斯突出危险，在煤层标高+630m以东应划为突出威胁区。在突出危险范围内的原始煤体掘进巷道时，必须连续进行工作面突出危险性预测预报，并严格执行“四为一体”综合防突措施。在突出威胁区范围内和突出危险区范围内的采空区沿空追尾掘进巷道，每掘进30100m必须连续两次检验性预测预报，经连续两次检性预测无突出危险时，按无突出危险工作面对待。如其中一次检验性预测有突出危险时，必须改为突出危险工作面，并采取综合防突措施。3.2工作面

12、突出危险预测预报方法研究3.2.1 钻屑瓦斯解吸指标法预测工作面煤与瓦斯突出预测预报方法，国内外都做了大量的研究，取得了许多科研成果，通过在煤矿中应用对减少防突工程，提高工效，降低开采成本等方面都获得了良好的安全、经济效益。我国对煤与瓦斯突出预测预报工作起步较晚，自“六五”以来，发展很快，抚顺煤科分院在北票、湖南红卫等矿区开展瓦斯解吸特征研究，提出用钻屑瓦斯解吸指标法（h2）瓦斯衰减系数（C）值作为预测判断依据，重庆煤科分院在南桐、六枝、松藻、芙蓉等矿区开展了对煤层结构与瓦斯赋存状况研究，并以理论上进一步探讨了判别突出危险参数，同时提出用钻屑瓦斯解吸指标（K1）值，钻孔瓦斯涌出初速度（q）值、

13、煤的坚固系数（f）值、煤层瓦斯压力（P）值，判别煤层的突出危险，焦作矿院在湖南、江西、四川等省对几个矿区调查研究后，发展了瓦斯地质，提出了瓦斯地质区域划分观点。这些科研成果在现场试验和推广应用取得了良好的效果，较大程度减少了煤与瓦斯突出事故的发生。李子垭煤业公司于1991年被确定为突出矿井后，通过近10多年来地现场摸索，在突出预测预报、防突措施方面借鉴其它突出矿井防突技术，积累了一些经验。但是，目前对煤与瓦斯突出的机理还不够明确，诱发煤与瓦斯突出的影响因素甚多，预测操作要求严格，稍一疏忽导致误报的情况在本矿已有发生。因此，采用现有的预测预报方法难以解决生产中存在的实际问题，迫使我们不断总结经验

14、和教训，寻求新的预测预报方法和手段，以达到提高预测预报准确率，搞好突出危险区域综掘工作面防突工作，为综掘工作面创造一个安全的作业场所，从技术上解决综掘面临的安全与速度问题，充分发挥其综掘效能。近年来，本矿预测预报工作面突出的方法主要是钻屑指标法。钻屑量（S）、钻屑瓦斯解吸指标（K1、h2）作为预测判据。经近几年来实践，效果良好。但也发生过几次预报不准的情况，特别是预报参数不完全准确，给综掘工作面安全造成极大威胁。为进一步提高预测预报工作的准确性，吸取发生预报失误的教训，对发生误报的原因分析归纳为下几个方面：一是煤层正常地段煤质较硬，结构致密，当不能提前预知工作面前方地质构造变化时，工作面从正常

15、带向构造带过渡时，煤层倾角发生变化，地应力和瓦斯压力增大时，钻孔深度很能难达到设计深度，限制了钻孔有效控制范围，所测数据不能准确反映工作面前方煤层的突出危险性。二是当工作面无软分层煤时，只能根据现场煤层情况布置预测钻孔。若工作面前方出现倾角变化或软分层煤时，则难以准确控制钻孔沿软分层煤钻进，直接影响预测结果。若打孔时出现卡钻而延长了打孔时间，打孔速度减慢时，钻屑在孔中暴露时间增长，所取煤钻屑并不是理想所测段的钻屑，从而造成测试数据值较小，精度降低，而通常以测试参数值大小来作为判据，使预报准确程度受到限制。三是预测人员技术素质有差异，对仪器操作不熟练，对取样时间、取样孔长度掌握不准确而人为出现误

16、差使测试数据失真而造成的预报失误。针对上述突出预报中出现的问题，一是要进一步提高防突人员技术业务素质和操作技能；二是要强化现场管理，加强工作面地质构造预报；三是采用多参数综合分析方法来预报工作面煤与瓦斯突出，方可提高预测预报准确率，最大限度减少误报。3.2.2 钻屑瓦斯解吸指标法预测3.2.2.1 采用手持式风煤钻沿工作面前方软分层煤布置3个孔径42mm，孔深1015m的预测孔，工作面无软分层煤时，预测孔布置在煤层中部，预测孔控制范围为工作面前方和巷道两帮轮廓线外3m，采用目前国内普遍使用的比较先进、直观、快速测定突出参数的WTCT MD-2仪器。同时取样时间对比测定，相互校正仪器偏差而造成预

17、测失误，以两种仪器之一测定的最大值作为本次工作面判定其突出危险参数值。工作面预测孔布置见图46。3.2.2.2 从预测孔深度的2m段开始预测，每钻进2m深度取一次煤样测定钻屑瓦斯解吸指标K1、h2，每钻进1m测定一次钻屑量S值。3.2.2.3 预测时的具体操作方法按防突实施细则和防突工操作规程相关规定执行。3.2.2.4 预测突出临界指标的确定 根据本矿井缓斜煤层敏感参数及界指标值研究科研成果：钻屑量Smax58N/m，钻屑瓦斯解吸指标（K1max0.7）,解吸指标(h224mmH2o)时，判定为突出危险；预测参数小于上述临界值时，判定为无突出危险。由于综掘工作面与远距离放炮工作面有定区别，综

18、掘工作面落煤时作业人员均在工作面附近，一旦发生突出后果不堪设想，为保证综掘面作业人员人身安全，在确保安全的前提下进行作业 ，将综掘工作面预测突出临界值再降低为K1max0.5、h220mmH2o、Smax50N/m，作为判定工作面是否有突出危险的指标值。3.2.3 综合分析法预报工作面突出危险性根据当前国内处研究煤与瓦斯突出预测预报积累的经验和发展趋势，结合本矿井实际条件，采用地质因数、工作面测定有关参数和工作面瓦斯涌出状态三组不同持点的参数进行综合分析后，来测定工作面前方的突出危险性，提高预测预报准确率。3.2.3.1 地质因素。它包括地质构造、煤层赋存情况和煤体结构三个主要方面。地质因素不

19、稳定的地段多出现层间滑动、软分层煤增厚，软分层煤实际就是构造煤，它是地质构造的产物，煤与瓦斯突出多发生断层附近，由于断层附近煤层厚度、倾角发生变化，煤体结构遭受强烈破坏后，煤的强度降低，储存大量高压瓦斯，当工作面接近这些部位时，原始应力（地应力）发生变化，受采动应力影响最易发生突出。近年来，本矿把工作面软分层煤厚度、煤体结构观察作为工作面日常预报的一种手段，根据观察资料结合打孔选择过程中出现的卡钻、喷孔情况和邻近区域突出部位与工作面位置关系及矿山压力活动与工作面之间关系进行综合分析，判断工作面前方突出危险性，较大程度减少了防突工程量，对预报工作面突出危险积累了一定经验，取得了良好的安全与经济效

20、益。3.2.3.2 工作面测定参数。按照防突细则规定，结合本矿经考察出的突出敏感指标K1、H2、S、f等参数，结合地质因数、瓦斯涌出情况综合分析后判断工作面预测范围内的突出危险性。3.2.3.3 工作面瓦斯涌出情况。工作面瓦斯涌出量的多少主要取决于煤层瓦斯含量，而且与煤质、瓦斯压力、煤层赋存和构造等因素密切相关。利用工作面瓦斯传感器对工作面瓦斯涌出情况进行连续监测反映掘进过程中最大瓦斯浓度（波峰值）及瓦斯超限时间等瓦斯涌出异常，通风调度站立即向调度室及通风部通报。通风部门负责人每天审阅工作面瓦斯监测曲线，对每天的瓦斯监测资料及分析，发现瓦斯监测资料异常及查明原因，当有突出危险时，立即通知停止掘

21、进，采取防突措施并向总工程师汇报。3.2.3.4 上述三组参数是以地质构造控制瓦斯突出为基础条件，以测定各项参数作为判断发生突出的发现形式进行考察，它们之间相互联系。又对各具特点。在掘进过程中，地质因素变化由地测技术员、防突技术员，以及施工队技术员、防突工和施工队现场负责人经常观察地质构造变化情况，发现异常及时向调度室、总工程师、防突部门报告，工作面瓦斯出异常情况由通风调度站值班人员及时将监测曲线打印分送调度室、总工程师和防突部门。防突工在工作面进行突出危险性预测的同时，还要观察打孔过程中出现的异常情况，工作面煤层赋存、结构、煤的破坏类型、构造变化等情况向防突部门负责人报告，防突专业组将各参数

22、进行综合分析后判断其突出危险。综合分析法预报工作面瓦斯突出的实质是通过对地质因素，工作面测定对数和瓦斯涌出状况三者进行分析比较后，做出工作面突出危险性评价，避免用单一参数判定工作面突出危险性的局限性，能够提高预测预报精度，又能促进安全生产。应用综合分析不预测预报工作面突出危险性，对完善防突管理体制，落实生产职能部门瓣防突责任制起到了积极的作用，可避免矿井在防突管理中存在的只有防突主管部门对防突负责的被动局面，形成防突工作齐抓共管。综掘工作面防突措施的选择李子垭煤业公司开采煤层为单一复合煤层，无保护层开采，煤巷掘进工作面防突只能采取局部性防突技术措施。目前，我国突出矿井煤巷掘进工作面局部性防突措

23、施种类较多，各种措施都要具备一定的适应条件，都不是万能，处处都适用。局部性防突措施的选择应根据各个矿井煤层赋存条件、地质构造、煤层瓦斯含量、瓦斯压力、煤层透气性、煤的坚固系数、突出危险程度等各种影响因素差异不同，结合现有的技术水平、防突装备、仪表等因素综合分析，从中筛选出适合本矿井、本区域、本工作面便于实施而有效的措施。针对综掘试验区煤层赋存、地质构造、瓦斯压力以及突出危险程度，选择以下三种较适应的局部性措施进行比较，从中筛选出切实可行的措施作为综掘工作面防突技术措施。4.1边掘边抽措施沿巷道掘进方向每隔4050m机掘巷道两侧交错布置钻场（长宽高332.5m）,钻场内安装150型液压钻机施工抽

24、放钻孔，边掘边抽前方和巷道两帮控制范围内的煤层瓦斯，形成一个沿工作面掘进方向的瓦斯卸压条带。从效果分析肯定有效，此措施存在以下不足：（1）掘钻场增加了井巷工程量和钻场支护费用；（2）机掘面碛头附近掘进机、转载机和巷道中皮带运输机占用了巷道空间，搬运钻机和附属装置困难；（3）钻孔施工、封孔、管路安装辅助工程量大，相互影响大；（4）掘进速度快保证不了抽放时间和抽放率。此措施影响机掘速度、成本高，对机掘速度影响大。4.2深孔预裂控制爆破防突措施在掘进碛头煤层中间沿掘进方向施工2个爆破孔，在碛头靠巷道两帮各打一个控制孔，孔深1525m，孔径6587mm,将乳化炸药、导爆索竹片、胶带捆扎、人工送入眼底，

25、断电、撤人远距离爆破释放工作面前方煤体内瓦斯和地应力。此措施存在以下缺点：（1）工艺复杂、技术要求高；（2）打孔、装药、放炮影响时间长，8小时之内难于完成；（3）在严重突出危险地段、地质构造变化部位打孔易卡钻、钻孔收缩装不进药达到设计效果；（4）严重突出地点放炮震动易造成诱导煤与瓦斯突出；（5）只适应于煤层较硬、透气性差、突出危险性不大的掘进工作面超前释放工作面前方煤体中部分与其，防止掘进时工作面瓦斯超限的一种辅助措施。4.3超前排放钻孔措施在掘进工作面向碛头前方和巷道两帮布置若干个钻孔，释放煤体中突出潜能，使部分地应力向工作面前方和巷道两帮深处前移，降低和消除突出危险。此措施施工工艺简单，是

26、目前严重突出矿井掘进工作面普遍采用，经现场生产实践证明是一种安全有效措施之一，缺点是：（1）小直径钻孔孔数较多；（2）工人劳动强度、体力消耗大。通过对上述几种局部性措施和适用条件进行比较、分析，超前排放钻孔措施适合试验区域防突，作为机掘工作面主要防突措施，深孔预裂控制爆破只作为辅助性局部措施。4.4 打孔设备（钻机）选择掘进工作面不管采用排放钻孔、深孔松动爆破、钻孔抽放瓦斯，都离不开打孔设备。选择好与机掘配套的装备致关重要。采用一般钻机施工排放钻孔，在作业程序上打孔与掘进交替到工作面前方作业，即掘一段巷道后，退出掘进机，再搬出钻机后，掘进机方能向前作业 ，这种作业方式，每一作业循环撤、搬钻机多

27、次，工艺复杂，辅助时间长，机械化掘进的优越性显现不出来。与此同时，由于受机掘工作面空间限制，大功率钻机搬运极不方便，不利机掘面施工超前排放钻孔。为提高突出煤层机掘工作面掘进速度和安全的可靠性，简化作业程序，尽量减少辅助作业时间，创造有利于机掘的时间和空间，减轻工人劳动强度，试验将地不改变掘进机整体结构和工作面条件的前提下，将重庆煤研所生产的30型轻便架柱式电动防突钻机进行改装，将钻机滑轨固定在掘进机的截割臂上，随着与掘进机截割臂的上、下、左、右同步移动，在工作面前方狭小的空间按设计钻孔角度、方位完成全部与其排放钻孔施工。钻机操作台放置于掘进机司机操作台旁，钻机电源开关随工作面延伸前移，完成钻机

28、与掘进机一体化30型机载防突钻机，机载防突钻机安装见示意图41。4.5 超前排放钻孔措施参数的确定超前排放钻孔措施参数包括排放孔深度、个数、孔径、有效排放半径和排放时间等。4.5.1 排放孔深度的确定综掘工作面排放孔深度的确定，应考虑执行一个防突措施循环后能满足综掘日循环进度要求，还要考虑打孔设备的钻孔能达到的深度。目前，综掘平均日循环进度1015m，ZQ-50型风煤钻和30型钻机钻孔能力一般1525m，综掘工作面采取超前排放钻孔措施的孔深度按1520m为宜。4.5.2 排放孔个数确定排放钻孔个数根据不同孔径的有效排放半径、煤层厚度、卸压控制范围、突出危险程度适用经验公式进行计算。本矿井经考察

29、不同孔径排放钻孔有效半径见表41。表41钻孔有效排放半径与孔径关系表孔径（mm）42657587115有效排放半径（m）0.70.81.01.21.3排放钻孔个数计算：N= 式中：N排放钻孔个数，个；a巷帮卸压宽度，m；取3b巷道宽度，m；取4.5h煤层厚度，m；取1.3k突出危险程度系数；取1.2圆周率，3.14；r钻孔有效排放半径，m按上述公式计算综掘面排放孔个数见表42。表 42综掘面排放钻孔个数计算表孔径（）42657587115排放孔个数（个）108543根据计算可知，综掘工作面排放钻孔应考虑较大直径钻孔，减少打孔个数和打孔时间。4.5.3 钻孔直径在打孔过程中，经常出现卡钻、喷孔现

30、象，经现场观察分析：一是钻孔直径与钻杆直径间隙过小，当钻孔周围释放瓦斯卸压的同时，钻孔直径收缩变形后钻杆与孔壁之间的间隙减小，钻杆受孔壁挤压造成排粉阻力增大而形成卡钻；二是在煤层增厚、构造变化部位、煤层较软地段施工钻孔时，由于煤层瓦斯含量增加，瓦斯压力大、地应力增大而造成钻孔喷煤和瓦斯。在突出煤层钻孔，必须考虑钻杆外径与孔壁之间的间隙，钻头直径不得小于钻杆直径30mm，形成钻孔排放钻屑和钻孔释放瓦斯有流动的通道来克服卡钻、喷孔技术难题。4.5.4 排放时间：钻孔有效排放时间通过现场测定考察一般28小时不等，由于煤层赋存条件变化，煤层瓦斯含量：瓦斯压力以及地压、突出危险程度等因素差异较大，在煤层

31、较稳定，无软分层煤、无构造变化地段。地压和瓦斯压力小，突出危险程度减小，施工排放钻孔后，2小时左右时间自然排放后进行措施效果检验，检验参数值能降到突出临界值以下，而在接近煤层不稳定、煤层增厚、前方有构造变化的地点、有构造出现，瓦斯含量和瓦斯压力较大、突出危险程度增大，有效排放时间较长，有时达8小时以上，甚至更长。经检验还不能完全消除突出危险，遇到这种特殊情况时，一般都要根据措施效果检验结果补打排放钻孔或者延长排放时间，直到再次检验措施有效为止。4.6中深孔预裂控制爆破防突措施当综掘工作面遇煤质较硬、煤层稳定、工作面前方无构造变化，钻孔自喷瓦斯能力较弱，施工排放钻孔排放时间较长时，选择中深孔预裂

32、爆破技术措施对工作面前方煤体进行松动爆破，使煤体中瓦斯快速释放。采用30型风煤钻施工爆破孔和控制孔，孔径为65mm，孔深1525m，控制工作面前方及巷道两帮轮廓线外不小于2m，近本矿井考察的深孔预裂爆破有效影响半径3m设计爆破孔和控制孔各布置2个，钻孔布置如图46。图46中深孔预裂控制爆破钻孔布置图中深孔预裂控制爆破孔的装药长度为爆破孔长减超前距(56m)，装药的原则是未松爆段均应装药，尽量使煤体连续均匀预裂卸压，装药必须到眼底，采用导爆索和毫秒电雷管正向装药，MFB100型启爆器、专用铜芯放炮电缆远距离（不小于500m）放炮。采用胶带将药卷、导爆索捆扎方式进行人工装药，装完药先装入0.5m长

33、的黄泥，然后装入长度为0.6m的水炮泥，水炮泥外充填黄泥长度不小于2m，其余全部用水炮泥填满至孔口。若孔口段煤体松软，则必须用黄泥充填至孔口。注意事项：（） 装药和充填炮泥时，应防止折断电雷管的脚线及防止擦破脚线胶皮造成接地；（） 加长的雷管脚线其接头必须扭接牢固，并用绝缘胶布包裹防止接地；（） 电雷管必须进行电阻测定，选用同一阻值、同一厂家、同一批出厂，同一编号的产品，不合格者严禁使用。（） 爆破作业时，必须严格执行工作面及回风系统断电、撤人的远距离放炮制度；（） 在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化外，不能按照措施要求实施时，必须打探眼查明煤层赋存条件，然后采用风煤钻施工排放钻孔作为补充

34、措施。在地质构造及影响带需探明煤层赋存状况时，探眼布置和资料收集、整理由地质人员负责，探眼施工由施工队负责，必要时可用钻机施工探眼。4.7防突措施效果检验4.7.1 实施防突措施后，必须进行效果检验。其检验方法、测试参数与预测方法、测试参数相同。4.7.2 经措施效果检验所测参数值小于突出临界值并未出现其它突出预兆，则保持5m以上的措施孔超前距，并严格执行安全防护措施组织生产。4.7.3 检验时，若仍具有突出危险时，则必须补打排放孔或延长排放时间或采取其它强化措施，然后再进行措施效果检验。只有经效果检验防止突出措施有效，且未发现其它突出预兆，方可填写措施效果检验报告单送矿总工程师审批后，严格按

35、总工程师批示执行安全防护措施组织生产。4.7.4 检验孔23个，孔径42mm，孔深不超过措施孔深度，检验孔布置在措施孔之间且预测有突出危险的部位，控制巷道轮廓线外不少于2m。4.7.5 措施较长时，可采取分段进行检验，分段检验时孔深度1015m，每次检验后无突出危险时，允许掘进进尺必须小于检验孔长度3m以上。4.7.6 每进行一次措施循环后，必须再进行工作面突出危险性预测，当连续两次预测均无突出危险时，可按无突出危险工作面对待，每掘进3060m后，再次进行连续两次检验性预测。4.8安全防护措施4.8.1 巷道在施工前，按规定要求安装好瓦斯监测、报警断电装置，其报警断电点、断电范围及瓦斯探头悬挂

36、位置符合煤矿安全规程和作业规程中有关规定。4.8.2 按照通风系统图要求设置好所有通风设施，保证系统合理可靠、回风巷道畅通，进回风巷之间正反向风门施工质量及通风管理符合防突措施细则要求。4.8.3 工作面碛头外2570m范围内安装一组压风自救袋装置，自救袋装置随工作面延伸移动，自救袋安装个数不少于工作面最多作业人数。工作面后方保持23组压风自救装置。4.8.4 作业人员必须身携带隔离式自救器，当发生瓦斯事故时，工作面作业人员必须立即进入就近的新鲜风流巷道中至地面，并及时向调度室报告，调度室接到报告后，立即通知受回风影响的区域人员断电、撤人。4.8.5 执行深孔预裂爆破远距离放炮时，放炮地点必须

37、设在反向风门外新鲜风流巷道中，放炮时，回风系统所有电气设备必须切断电源，撤出回风系统内及受影响区域内所有人员，并指定专人负责警戒站岗，关好反向风门后方可进行放炮，放炮30min后，待炮烟排出后方可进入工作面检查，经检查无隐患后，人员方可进入工作面作业，恢复工作面电气设备电源，并严格遵守李子垭煤业公司重点头面放炮许可制度。4.9防突施工管理措施4.9.1 施工前，施工队队长、技术员必须认真组织所有施工人员学习防治突出措施，并进行考试，未参加或不熟悉防突措施内容、突出预兆及避灾路线、避灾方法的人员，不得安排进入工作面作业。4.9.2 巷道开口后，施工队必须随工作面延伸每隔50m在压风管路上安装分风

38、三通闸门，便于安装和移动压风自救装置。4.9.3 通风部门加强综掘工作面的局部通风管理，保证足够风量稀释排放工作面及回风流中瓦斯，做到风流中瓦斯浓度不超限，采用双风机双电源、大功率局扇进行通风。4.9.4 设专职瓦斯检查员负责检查瓦斯，当发现瓦斯浓度超限、出现异常瓦斯涌出时、局部地点出现瓦斯积聚时，都必须立即停止作业，撤出人员、切断电源，查明原因，向调度室报告，采取措施处理后，方可恢复工作面作业。4.9.5 施工队电钳工和机电部门按照元宝要求定期对综掘工作面电气设备的隔爆性能进行认真检查，严禁失爆。4.9.6 施工队现场负责人督促施工人员严格按照防突要求组织施工预测孔、措施孔、效检孔，不得擅自

39、改变经总工程师批准的防突措施有关参数，更不准弄虚作假。4.9.7 防突工按规定要求对工作面进行突出危险性预测预报，如实填写预测、效检报告单和现场防突牌板。每次预测要对工作面实际进度进行核实是否超过批准的允许进尺。4.9.8 瓦斯监测仪修人员按规定对工作面瓦斯传感器、断电仪进行校正、维护管理，保证灵敏可靠。4.9.9 各级领导、各职能部门管理人员的防突职责，按李子垭煤业有限责任公司防突责任制和防突管理办法规定履行各自职责。研究方案的组织实施5.1排放钻孔实施情况2006年4月开始在25021机巷掘进一队试用EBC100型掘进机掘进，采用ZFS15型风煤钻施工排放瓦斯钻孔，由于煤层较硬，3个人共同

40、协作施工钻孔，体力消耗大，钻孔深度10左右，达不到设计深度1525m，加之钻孔径为42mm，排放孔个数不少于9个才能达到防突最佳效果，施工完一个循环的措施孔需68小时，钻孔有效排放时间不够，加上进行措施效果检验23小时，严重影响了综掘进度，试验采用ZQS28/24/27型架柱支撑手持式气动钻机施工排放钻孔，由于煤层倾角变化，巷道上方顶板不平行，钻机支架稳固性差，每施工完一个钻孔都要移动支架调整钻孔方位、倾角，安装、移动钻机占用时间较长，一个小班难于完成措施要求的排放钻孔，两样对综掘的影响时间较长，制约了综掘效率的发挥。5.2 30型机载防突钻机超前防突试验2006年10月开始试验用必装后的30

41、型机载防突钻机施工排放瓦斯钻孔，主要对钻孔工艺、钻具性能和有关突出参数进行了考察，试验阶段共进行了20个打钻循环，施工排放孔84个，孔径为87mm，每循环施工4个排放孔，累计钻孔深度1265m，平均孔深15.1m。在打孔试验过程中发现有卡钻、喷孔现象。经现场观察分析：钻头直径与钻杆外径同径，都是87mm，当钻孔周围释放瓦斯、卸压的同时钻孔直径收缩造成钻杆与孔壁之间无间隙，增加了钻杆排粉阻力，阻碍了钻孔排放瓦斯，造成喷孔、卡钻现象。后将钻头直径增大到115mm，使孔壁与麻花钻杆外径之间间隙达到28mm，形成孔壁与钻杆外径之间有一个排放钻屑和钻孔瓦斯流动的通道，较好地解决了打孔过程上出现的卡钻、喷

42、孔的打孔技术难题。由于排放钻孔直径增大，钻孔有效排放半径可达1.3m，排放孔个数3个，与直径为42mm钻孔9个相比较，排放孔个数减少了6个，缩短了一半施工排放钻孔的时间，创造了有利于综掘的时间和空间。节省了辅助作业时间，减轻了工人体力消耗，提高了综掘速度。5.3综掘工作面防突措施应用情况25021机巷全长1868m，加上25中部材料上山绕道50m和2501南材料上山绕道32m，共1950m，进行了103次打孔预测预报，其中26次预测钻屑瓦斯解吸指标K10.5的占总预测次数的25%，K1max=1.03、h2max=26mmh2o，钻屑量S值均小于50N/m。在25021机巷突出危险性预测过程中

43、，该巷道由北向南掘进，北段0800m巷道长度内预测钻屑瓦斯解吸指标K10.5、h2max16mmh2o。预测有突出危险的次数极少，加上煤质较硬，煤层稳定，通过对一段巷道预测后，发现突出危险性不大。对预测预报方法作了改进，通过钻孔测试资料结合现场煤体结构观察，煤的破坏类型以及工作面瓦斯探头监测的瓦斯涌出变化曲线进行工作面突出危险性动态分析后，在煤层较稳定地质段进行了检验性预测预报，经连续两次打孔预测均无突出危险时，按无突出危险工作面对待。每掘进3060m进行连续两次检验性预测预报。25021机巷掘进长度8001840m突出危险性预测参数K1、h2值有所上升，在预测参数值上升地段进行了连续性打孔预

44、测预报，在预测值较小、煤层稳定、煤质较硬、煤的破坏类型为、类、无构造变化、工作面瓦斯涌出较均匀无异常变化的地段，采用综合分析法结合钻孔测试数据判断工作面突出危险性。对25021机巷、材料上山绕道及25煤层回风巷共2150m巷道进行突出危险性预测预报，预报准确率达100%。对预测26次有突出危险的循环进行了实施排放钻孔措施，并进行了措施效果检验，消除了突出危险。对工作面瓦斯涌出量增大的地段采用了中深孔预裂爆破技术，超前释放工作面前方煤体中瓦斯，同时增加了一台11KW局扇供风，使综掘工作面风量达350m3/min左右，解决了综掘工作面和回风流中瓦斯浓度超限问题。从2006年4月至10月底，在250

45、21机巷由北向南掘进进行综掘防突试验，巷道穿过了F428、F434、F437、F438、F439共6条断层，有效防治了煤与瓦斯突出发生。安全掘进进尺1771m，最高月进尺达334m，最低月进尺220m，平均月进尺253m。试验期间的综掘速度与类似条件的平顶山煤业（集团）十矿综掘月平均速度153m相比较，目前李子垭煤业公司综掘进度处于较好水平。经济社会效益分析李子垭煤业公司通过在突出煤层25021机巷进行综掘防突研究，该项目实施后，较好地解决了综掘工作面防治煤与瓦斯突出问题，保证了综掘工作面安全掘进，所取得的安全效益就是最大的社会效益，无法用公式来计算经济效益。在突出煤层中应用综合机械化掘进，掘

46、进速度是炮掘速度的3倍。缓解了矿井采掘接替紧张矛盾，应用综合机械化掘进减轻了工人的劳动体力，同时提高了巷道工程质量，避免了炮掘对巷道围岩的破坏、震动造成顶板离层来压对安全的威胁。为突出矿井在保证安全的前提下提高生产能力和经济效益起到了积极作用。主要结论（）采用综合分析法对综掘工作面突出危险性进行预测预报，提高了突出危险性预测预报准确率。（）对防突措施参数进一步考察应用，提高了措施的可靠性，为突出煤层综掘工作面瓦斯治理与防治煤与瓦斯突出积累了经验，为突出煤层推广应用综合机械化作业起到了积极作用。（）对综掘工作面打孔装备的改进，简化了打孔工艺，减轻了工人劳动体力，减少了辅助作业时间，为综掘节省了时间，有效提高了综合机械化掘进效率。综掘工作面防治煤与瓦斯突出研究工作总结附录A密级：非密 编号：四川华蓥山广能（集团）公司科 学 技 术 报 告综掘工作面防治煤与瓦斯突出研究工作总结工作完成日期：2006年11月报告提交日期：2006年12月华蓥山广能（集团）公司四川省华蓥市滨河东路号A1概述煤与突出矿井综掘工作面瓦斯治理与防突