煤(巖)與瓦斯突出防治技術(shù)研究.doc

華北科技學(xué)院采礦工程畢業(yè)設(shè)計專題部分專題部分目錄1 引言12 國內(nèi)外煤（巖）與瓦斯突出概況22.1 國外情況22.2 國內(nèi)情況22.3 我國煤與瓦斯突出特點23 煤(巖)與瓦斯突出的類型與一般規(guī)律及危害43.1 煤（巖）與瓦斯突出的類型43.2 煤（巖）與瓦斯突出的一般規(guī)律43.3 突出危害44 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的措施64.1 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的區(qū)域性措施64.1.1開采保護層64.1.2 預(yù)抽煤層瓦斯74.1.3 探明煤層的賦存狀況和地質(zhì)構(gòu)造114.2 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的局部措施114.2.1 水力沖孔114.2.2鉆孔排放瓦斯114.2.3 金屬骨架124.2.4 震動性放炮124.2.5 超前鉆孔124.2.6 深孔松動爆破135 煤（巖）與瓦斯突出的防治措施存在問題的分析145.1區(qū)域防突措施存在問題的分析145.1.1 優(yōu)先開采保護層應(yīng)注意的幾個問題145.1.2預(yù)抽煤層瓦斯145.2局部防突措施存在問題的分析145.3 采取的對策156 總結(jié)17參考文獻：1819煤（巖）與瓦斯突出防治技術(shù)研究摘要：煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，而我國是世界上煤與瓦斯突出很嚴(yán)重的國家，目前我國采用“四位一體”綜合防突措施，但隨著礦井開采深度逐漸增加，煤層瓦斯含量也逐漸增高，煤層的透氣性越低，突出危險性也相應(yīng)增大，所以研究防突措施有重要的現(xiàn)實意義。本文在分析煤礦安全科技工作現(xiàn)狀和趨勢的基礎(chǔ)上，介紹了近年來我國煤與瓦斯突出防治技術(shù)研究取得的進展和新成果。關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出 防治技術(shù) 保護層 區(qū)域防突 局部防突 預(yù)抽瓦斯Coal (rock) and the gas outburst prevention technology researchAbstract: the coal and gas outburst is one of the most serious natural disasters during coal mining, while China is the worlds coal and gas outburst is very serious in the country, at present our country adopts four in one comprehensive prevention measures, but with the mining depth of coal seam gas content increased gradually, gradually increased, coal seam air permeability is low, the outburst risk will also increase accordingly, so the research has important realistic meaning for the outburst prevention measures. Based on the analysis of the status and trends of science and technology of coal mine safety work, introduces the new progress in recent years and the achievements of Chinas coal and gas outburst control technology of the.Keywords: coal and gas outburst prevention technology of protective layer of regional outburst prevention local prevent outburst gas pre-drainage1 引言煤與瓦斯突出是煤礦井下較為嚴(yán)重的災(zāi)害事故,嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn),制約著煤礦的高產(chǎn)高效和經(jīng)濟效益，我國是世界上瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國家,突礦井占國有重點礦井總數(shù)的60%,其中煤與瓦斯突出礦井達到20%據(jù)不完全統(tǒng)計,僅2008年我國煤礦企業(yè)共發(fā)生重特大瓦斯事故40起,其中瓦斯爆炸事故次數(shù)占87.5%,煤與瓦斯突出事故次數(shù)占10%,其余為窒息事故，雖然煤與瓦斯突出事故占比例較小,但是其會破壞生產(chǎn)系統(tǒng),引起人員傷亡,造成巨大的經(jīng)濟損失,給礦井工作者造成極大的精神和心理壓力，2004年4月20日,河南鄭州煤業(yè)集團大平煤礦發(fā)生近1894t的特大型煤與瓦斯突出并導(dǎo)致瓦斯爆炸,造成148人死亡的特別重大事故，目前，我國煤礦開采深度以平均10haa的速度加深,隨著開采強度和深度的增大,煤與瓦斯突出災(zāi)害必將日趨嚴(yán)重，因此,煤與瓦斯突出防治問題已成為扭轉(zhuǎn)安全被動局面的關(guān)鍵問題。表1為2001- 2008 年全國發(fā)生的煤與瓦斯突出簡表。表1 2001- 2008 年全國發(fā)生的煤與瓦斯突出情況表20012002200320042005200620072008總計事故次數(shù)4143584041403527325死亡人數(shù)19531423633218025224822219792 國內(nèi)外煤（巖）與瓦斯突出概況2.1 國外情況1834年3月22日，法國魯阿雷煤田伊薩克礦平巷掘進時發(fā)生世界上第一次煤與瓦斯突出到目前為止，世界19個主要產(chǎn)煤國家發(fā)生突出次數(shù)在4萬次左右世界第一大突出1969年7月13日前蘇聯(lián)頓巴斯加加林礦石門揭煤(1.03m)突出煤(巖)14000t，瓦斯25萬m3。1879年4月17日，比利時阿拉波二號井發(fā)生一次強度420t，瓦斯50萬m3的突出。噴出的瓦斯流出提升井沖出地面，距離井口23m處的絞車房附近火爐引燃瓦斯，火焰高達50m，井口建筑被燒成一片廢墟，突出后連續(xù)發(fā)生了7次瓦斯爆炸，燒死3人，燒傷11人，整個事件造成124人喪生，是世界上首例特大煤與瓦斯突出事故。60年代末70年代初，法國、比利時已停止開采突出煤層，日本、美國、英國等，也先后停止或關(guān)閉了突出礦井。到2000年，全世界約發(fā)生2.36萬次突出，其中比較嚴(yán)重的國家有我國、法國、波蘭、日本、匈牙利、比利時、澳大利亞、德國、加拿大等19個國家其中我國、日本、法國、波蘭、獨聯(lián)體是突出次數(shù)在1000次以上的嚴(yán)重突出國家。2.2 國內(nèi)情況第一次煤與瓦斯突出1950年11月20日，吉林省遼源礦務(wù)局富國二礦在垂深280m煤巷掘進時發(fā)生的。1960年5月14日松藻礦務(wù)局松藻二井突出煤量1000t，堵塞巷道250多米，瓦斯和煤塵逆風(fēng)流900多米沖出平硐，造成125人死亡、16人輕傷的特大煤與瓦斯突出事故。1971年六枝礦務(wù)局大用礦突出煤量2000t，死亡99人，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，造成人員窒息，遇害人員多在突出地點700800m。1998年12月24日紅菱礦石門揭煤時發(fā)生特大煤與瓦斯突出事故，突出煤量2000t，瓦斯逆流2000多米，死亡28人，其中包括礦總工程師、生產(chǎn)副礦長、掘進副礦長、通風(fēng)副總、掘進副總以及局通風(fēng)處處長，除了放炮施工人員外，也多為區(qū)隊長和礦救護隊人員。我國目前有突出礦井250多個，其中國有重點煤礦130多個，地方煤礦70個，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦50余個。截止到1988年，突出總次數(shù)約為14300次。2.3 我國煤與瓦斯突出特點1）突出礦井分布廣，部分地區(qū)較嚴(yán)重18個省(區(qū))的一些礦井，四川、重慶、貴州、湖南、江西、遼寧、河南等省較嚴(yán)重，湖南的突出礦井?dāng)?shù)和突出總次數(shù)，均占全國總數(shù)1/3以上，特大型突出次數(shù)占一半以上，突出分布在不同類型的煤層，單一突出煤層的礦井占突出礦井總數(shù)的1/3，相當(dāng)一部份礦井的所有可采煤層均屬突出煤層，無保護煤層可采，全國有近一半的突出礦井，需采用本煤層防突措施。2）始突深度不一一般為5060m500600m始突深度淺，特大型突出的深度淺，在南方煤田中是一明顯特點。3）中小型突出占絕大多數(shù)，大強度突出次數(shù)也不少50t以下的小型突出占73.77%，50100t的中型突出占13.45%，100500t的次大型突出占11.15%，5001000t的大型突出占0.91%，大于1000t的特大型突出占0.7%，大型和特大型突出比例雖小，但次數(shù)仍有100多次，多數(shù)發(fā)生在石門揭煤時，有個別礦井發(fā)生過巖石與二氧化碳突出及巖石與甲烷突出。3 煤(巖)與瓦斯突出的類型與一般規(guī)律及危害3.1 煤（巖）與瓦斯突出的類型煤與瓦斯的突出包括:煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、煤與CO2突出、巖石與CO2突出等。由于突出時的原動力和表現(xiàn)現(xiàn)象不同,煤與瓦斯突出可分為突出、傾出、壓出等3種情況。3.2 煤（巖）與瓦斯突出的一般規(guī)律1）煤層突出危險性隨采深的增加而增大。在淺部開采為高瓦斯甚至為低瓦斯的礦井，開采到深部后，由于煤層賦存條件的變化，煤層瓦斯壓力增大，可能轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅V井；一些在淺部開采突出危害較輕的突出礦井，開采到深部后，可能轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重突出礦井。礦井或煤層一般有一個始突深度，當(dāng)大于該深度時，就有發(fā)生突出的危險。2）煤層突出危險性隨煤厚的增加而加大。3）絕大對數(shù)突出事故發(fā)生在煤巷掘進工作面。在統(tǒng)計的9845次突出中，煤巷掘進工作面突出7482次，占76%，石門揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。4）突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶，如褶曲、斷層等。5）在外力的沖擊作用下，如炮采或者采煤機割煤的時候煤體收到震動，誘導(dǎo)瓦斯發(fā)生突出。6）在突出前大都出現(xiàn)預(yù)兆。煤與瓦斯突出前一般都有預(yù)兆,沒有預(yù)兆的突出是極少數(shù)的。突出預(yù)兆伴隨其突出過程,按其主要特征大體可分為三個階段:早期預(yù)兆,煤變軟、光澤暗、層理節(jié)理都紊亂；中期預(yù)兆,鉆沫多、鉆進慢,夾、頂、噴孔異常,預(yù)兆嚴(yán)重突出危險區(qū)域表現(xiàn)強烈；臨突預(yù)兆,工作面來壓、煤炮響、瓦斯涌出異常。7）煤體破壞程度越高，突出危險性越大突出煤層多發(fā)生在為、類煤中，此類煤的共同特點是堅固性系數(shù)f值小、煤層瓦斯放散初速度P大、煤層透氣性系數(shù)小、層理紊亂、多為遭受到地質(zhì)構(gòu)造揉皺的構(gòu)造煤。8）石門突出危險性最大在統(tǒng)計的9845次突出中，盡管石門突出次數(shù)少，但突出強度大，平均突出強度為316.5噸/次，是平巷平均突出強度（50噸/次）的6倍以上。3.3 突出危害煤與瓦斯突出是一種危害很大的自然災(zāi)害,能對井下巷道、設(shè)備、設(shè)施和生產(chǎn)系統(tǒng)造成破壞,甚至引起火災(zāi)或者瓦斯!煤塵爆炸，小型的煤與瓦斯突出,噴出的煤(巖)和瓦斯量一般較少,不會造成嚴(yán)重的后果,危害不是很大；但是特大及特別重大煤與瓦斯突出事故,后果很嚴(yán)重,會造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。1）突出產(chǎn)生大量的煤、巖流堵塞巷道,摧毀巷道、設(shè)備和設(shè)施,破壞通風(fēng)系統(tǒng),導(dǎo)致井下風(fēng)流紊亂2）突出發(fā)生時噴出的大量高濃度瓦斯,造成人員窒息死亡。3）突出噴出的大量高濃度瓦斯遇見火源,引起瓦斯燃燒和爆炸,擴大災(zāi)害事故,造成礦井更大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。4）特別重大煤與瓦斯突出事故發(fā)生時,產(chǎn)生的巨大氣流可使風(fēng)流逆向,有毒有害氣體擴散到進風(fēng)系統(tǒng),擴大災(zāi)害范圍。5）由于突出發(fā)生的突然性,人員撤離不及時,突出的煤巖流直接掩埋附近的工作人員,并造成傷亡。6）突出發(fā)生而噴出的粉碎煤炭,如長時間未被清理運出,可引起煤炭自燃，突出形成的孔洞若不能及時充填,其內(nèi)的浮煤也可發(fā)生自燃。4 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的措施4.1 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的區(qū)域性措施4.1.1開采保護層在突出礦井中，在先開采并能使其上、下相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或喪失突出危險的煤層稱為保護層，后開采的煤層為被保護層。保護層位于被保護層上方的叫上保護層，反之為下保護層。如圖4-1。圖41 保護層與被保護層及其沿傾斜方向保護范圍示意圖1）選擇保護層必須遵守下列規(guī)定：（1）在突出礦井開采煤層群時，如在有效保護垂距內(nèi)存在厚度0.5m及以上的無突出危險煤層，除因突出煤層距離太近而威脅保護層工作面安全或可能破壞突出煤層開采條件的情況外，首先開采保護層。有條件的礦井，也可以將軟巖層作為保護層開采。（2）當(dāng)煤層群中有幾個煤層都可作為保護層時，綜合比較分析，擇優(yōu)開采保護效果最好的煤層。（3）當(dāng)?shù)V井中所有煤層都有突出危險時，選擇突出危險程度較小的煤層作保護層先行開采，但采掘前必須按本規(guī)定的要求采取預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施并進行效果檢驗。（4）優(yōu)先選擇上保護層。在選擇開采下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。2）開采保護層區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)符合下列要求：（1）開采保護層時，同時抽采被保護層的瓦斯。（2）開采近距離保護層時，采取措施防止被保護層初期卸壓瓦斯突然涌入保護層采掘工作面或誤穿突出煤層。（3）正在開采的保護層工作面超前于被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的3倍，并不得小于100m。（4）開采保護層時，采空區(qū)內(nèi)不得留有煤(巖)柱。特殊情況需留煤(巖)柱時，經(jīng)煤礦企業(yè)技術(shù)負責(zé)人批準(zhǔn)，并作好記錄，將煤(巖)柱的位置和尺寸準(zhǔn)確地標(biāo)在采掘工程平面圖上。每個被保護層的瓦斯地質(zhì)圖應(yīng)當(dāng)標(biāo)出煤(巖)柱的影響范圍，在這個范圍內(nèi)進行采掘工作前，首先采取預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施。當(dāng)保護層留有不規(guī)則煤柱時，按照其最外緣的輪廊劃出平直輪廓線，并根據(jù)保護層與被保護層之間的層間距變化，確定煤柱影響范圍。在被保護層進行采掘工作時，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)采掘瓦斯動態(tài)及時修改。（5）保護層和被保護層開采設(shè)計依據(jù)的保護層有效保護范圍等有關(guān)參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)試驗考察確定，并報煤礦企業(yè)技術(shù)負責(zé)人批準(zhǔn)后執(zhí)行。首次開采保護層時，可參照附錄D確定沿傾斜的保護范圍、沿走向（始采線、終采線）的保護范圍、保護層與被保護層之間的最大保護垂距、開采下保護層時不破壞上部被保護層的最小層間距離等參數(shù)。如圖4-2、圖4-3所示。圖42 有效保護垂距、保護層沿煤層走向的卸壓角圖4-3 保護層沿煤層傾向的卸壓角4.1.2 預(yù)抽煤層瓦斯采取各種方式的預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：1）穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制區(qū)段內(nèi)的整個開采塊段、兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。以上所述的鉆孔控制范圍均為沿層面的距離，以下同；如圖4-4、圖4-5。圖4-4 預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施緩斜、近水平煤層控制范圍圖4-5 預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施傾斜、急傾斜煤層控制范圍2）穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整條煤層巷道及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。該范圍與本條第（1）項中回采巷道外側(cè)的要求相同；如圖4-6所示。圖4-6 穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施控制范圍3）順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整個開采塊段的煤層；如圖4-7、 圖4-8所示。圖4-7 順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施 圖4-8 穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施控制范圍4）穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實施（在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當(dāng)加大距離）。鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時還應(yīng)當(dāng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括預(yù)計前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于5m，且當(dāng)鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應(yīng)當(dāng)保持煤孔最小超前距15m；如圖4-9所示。圖4-9 穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施控范圍5）順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)控制的條帶長度不小于60m，巷道兩側(cè)的控制范圍與本條第（一）項中回采巷道外側(cè)的要求相同；如圖4-10所示。圖4-10 順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施控制范圍6）當(dāng)煤巷掘進和回采工作面在預(yù)抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，工作面距未預(yù)抽或者預(yù)抽防突效果無效范圍的前方邊界不得小于20m；7）厚煤層分層開采時，預(yù)抽鉆孔應(yīng)當(dāng)控制開采的分層及其上部至少20m、下部至少10m（均為法向距離，且僅限于煤層部分）。如圖4-11、圖4-12所示。圖4-11 厚煤層首先開采下分層時預(yù)抽鉆孔控制范圍 圖4-12 厚煤層首先開采上分層時預(yù)抽鉆孔控制范圍8）預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔應(yīng)當(dāng)在整個預(yù)抽區(qū)域內(nèi)均勻布置，鉆孔間距應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際考察的煤層有效抽放半徑確定；預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴(yán)密。穿層鉆孔的封孔段長度不得小于5m，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8m；應(yīng)當(dāng)做好每個鉆孔施工參數(shù)的記錄及抽采參數(shù)的測定。鉆孔孔口抽采負壓不得小于13kPa。預(yù)抽瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時，應(yīng)當(dāng)采取改進封孔的措施，以提高封孔質(zhì)量。4.1.3 探明煤層的賦存狀況和地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造和煤層變化帶是突出的高發(fā)地帶，探明煤層的賦存狀況和地質(zhì)構(gòu)造可為巷道位置選擇、采掘工程安排、防消突措施制定提供科學(xué)依據(jù)。因此應(yīng)將地質(zhì)構(gòu)造探測作為區(qū)域和局部防突措施的重要組成部分。4.2 預(yù)防煤（巖）與瓦斯突出的局部措施4.2.1 水力沖孔水力沖孔是在安全煤（巖）柱的防護下，向煤層打鉆后，用高壓水射流在工作面前方煤體內(nèi)沖出一定的孔道，加速瓦斯排放。同時，由于孔道周圍煤體的移動變形，應(yīng)力重新分布，擴大卸壓范圍。此外，在高壓水射流的沖擊作用下，沖孔過程中能誘發(fā)小型突出，使煤巖中蘊藏的潛在能量逐漸釋放，避免大型的突出發(fā)生。水力沖孔主要用于石門揭煤和煤巷掘進。石門揭煤時，當(dāng)掘進工作面接近突出危險煤層35m時，停止掘進，安裝鉆孔向煤層打鉆，孔徑90110mm。煤巷掘進水力沖孔后，由于瓦斯排放和煤炭濕潤，不但預(yù)防了突出，而且瓦斯涌出量小，煤塵少，煤質(zhì)變更，不易垮落和片幫。沖孔水壓一般在3.04.0MPa，水量為1520m3/h，射流泵水量為25 m3/h ，孔數(shù)一般為1.01.3孔/ m2，沖出的煤量每米煤層厚度20t。沖孔的噴煤量越大，效果就越好。4.2.2鉆孔排放瓦斯石門和立井揭煤前，由巖巷或者煤巷向其周圍的煤層超前打鉆（穿過煤層），將煤層中的瓦斯經(jīng)過鉆孔自然排放出來，經(jīng)過效果檢驗其突出指標(biāo)降到安全值以下時，在進行采掘工作。排放瓦斯鉆孔的控制范圍是：石門揭煤時其兩側(cè)和上部輪廓線外至少5m，下部至少3m；立井揭煤時，近水平、緩傾斜、傾斜煤層為井筒四周輪廓線外至少5m；急傾斜煤層沿走向兩側(cè)及沿傾斜上部輪廓線外至少5m，下部輪廓線外至少3m。鉆孔的孔底間距應(yīng)根據(jù)實際考察情況確定。石門的兩側(cè)和上部輪廓線外至少5m，下部至少3m。鉆孔數(shù)和鉆孔布置應(yīng)根據(jù)斷面和鉆孔排放半徑的大小來確定，每平方米斷面不得少于3.54.5孔。此法使用于厚煤層、大傾角、透氣系數(shù)大和瓦斯壓力高的煤層揭開時。4.2.3 金屬骨架金屬骨架是一種超前支架。當(dāng)石門掘進工作面接近煤層時，通過巖柱在巷道頂部和兩幫打鉆，鉆孔穿過煤層全厚，進入巖層0.5m。孔間距一般為0.2m左右，孔徑為75100mm。然后將長度大于孔深0.40.5m的鋼管或鋼軌作為骨架插入孔內(nèi)，再將骨架尾部固定，然后用震動爆破揭開煤層。此法使用于地壓和瓦斯壓力都不太大的急傾斜薄煤層或忠厚煤層，作為配套設(shè)施使用。在傾角小或者厚煤層中，金屬骨架長度大，易于撓曲，不能很好的阻止煤體移動，效果較差。4.2.4 震動性放炮為誘導(dǎo)突出所采用的一種特殊放炮方法。當(dāng)井巷要揭開突出危險煤層時,在工作面布置較多的炮眼,裝較多的炸藥,以強力全斷面一次爆破,瞬間揭開突出煤層。借助放炮時產(chǎn)生的強烈震動力使煤層中潛能和瓦斯得到迅速釋放,從而達到人為誘導(dǎo)突出的目的。4.2.5 超前鉆孔它是在煤巷掘進工作面前方始終保持一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的強度，在鉆孔周圍形成卸壓區(qū)，使集中應(yīng)力區(qū)移向煤體深部。超前鉆孔孔數(shù)決定于巷道斷面積和瓦斯排放半徑。鉆孔在軟煤中的排放半徑為11.5m，硬煤中可能只有幾十厘米，平巷掘進工作面一般布置35個鉆孔，孔徑為200300mm，孔深應(yīng)超前工作面前方的集中應(yīng)力區(qū)，一般情況下它的數(shù)值為37m，所以孔深不應(yīng)小于1015m。掘進時鉆孔至少保持5m的超前距離。急傾斜中厚或厚煤層掘進時可以用穿透式鉆機，貫穿全長后，再由上而下擴大斷面然后用人工修整到所需的斷面。超前鉆孔使用于煤層賦存穩(wěn)定、透氣系數(shù)較大的情況。如果煤質(zhì)松軟，瓦斯壓力較大，打鉆是容易發(fā)生夾鉆、垮孔、頂鉆，甚至是孔內(nèi)突出現(xiàn)象。4.2.6 深孔松動爆破松動爆破是向掘進工作面前方應(yīng)力集中區(qū)打若干個鉆孔、裝藥爆破，使煤層裂隙增加，提高鉆孔抽采量，加快瓦斯的排出，同時可使集中應(yīng)力區(qū)向煤體深部移動從而在工作面前方形成較長的卸壓帶以預(yù)防突出的發(fā)生。煤巷掘進時松動爆破鉆孔的孔徑一般為42mm，孔深不得小于8m，松動爆破應(yīng)至少控制到巷道輪廓線外3m的范圍?？讛?shù)應(yīng)根據(jù)松動爆破的有效影響半徑確定；松動爆破孔的裝藥長度為孔長減去5.56m。采煤工作面的松動爆破防突措施適用于煤質(zhì)較硬、圍巖穩(wěn)定性較好的煤層，松動爆破孔間距根據(jù)實際情況確定，一般為23m，孔深不小于5m，炮泥封孔長度不得小于1m。應(yīng)該適當(dāng)控制裝藥量以免孔口煤壁垮塌。5 煤（巖）與瓦斯突出的防治措施存在問題的分析5.1區(qū)域防突措施存在問題的分析5.1.1 優(yōu)先開采保護層應(yīng)注意的幾個問題1）如果煤層群中有幾個保護層時,應(yīng)優(yōu)先選用上保護層。2）保護層的采空區(qū)內(nèi)不得留煤柱。如遇到特殊情況非留煤柱不可時,要將煤柱位置準(zhǔn)確地標(biāo)在采掘工程圖上。在它的影響范圍內(nèi)采掘,必須采取專門的防突措施。3）開采保護層時,要同時抽放被解放層中的瓦斯。開采近距離保護層時,要特別注意防止被保護層的卸壓瓦斯突然涌入保護層的采掘工作面而造成事故。4）在被保護層的解放范圍之外進行采掘工作,必須采取專門的防突措施。5）煤層群中不存在無突出危險煤層時,可選擇突出危險性較小的煤層作為保護層,并抓好該層的突出預(yù)測預(yù)報工作。5.1.2預(yù)抽煤層瓦斯本層鉆孔的成孔長度是影響其抽放效果和應(yīng)用范圍的重要因素,如果成孔不能達到一定的長度,工作面的瓦斯抽放效率就會降低。此外,區(qū)域性瓦斯治理措施的基本要求是在該區(qū)域采掘工作開始之前即應(yīng)消除和降低煤層的瓦斯威脅。短鉆孔無法使抽放作用有效地延伸到未采掘的區(qū)域,只能用于本工作面內(nèi)的局部瓦斯抽放,也就不能起到目前穿層鉆孔具有的區(qū)域性預(yù)抽作用。所以,為了擴大本層鉆孔在抽放瓦斯領(lǐng)域的應(yīng)用,成孔技術(shù)是前提,合理的布置方式和參數(shù)是實現(xiàn)有效抽放的手段。5.2局部防突措施存在問題的分析1）水力沖孔水力沖孔是在封閉式高壓供水條件下,利用鉆頭鉆進、水流沖擊和水力脈動輸排等作用,誘導(dǎo)和控制噴孔,使工作面前方煤體卸壓和排放瓦斯,達到防治突出目的的方法。要求其煤的堅固系數(shù)f一般小于0.5,所用的水量一般為3035m3/h。經(jīng)過水力沖孔后,煤層透氣性可增大,煤的膨脹率提高,但是,水力沖孔所用的水量大、工藝復(fù)雜,容易造成大量積水,影響正常的工作。主要用于石門揭煤或自噴能力強的軟分層。2）多排鉆孔多排鉆孔對于石門揭開緩傾斜煤層,應(yīng)控制到石門周界外35m的煤層范圍,由于鉆孔應(yīng)一次打穿煤層全厚,鉆孔較長,并且鉆孔的巖石段較長,尤其是遇到硬巖石時,打鉆的時間長,工程量大。適用于煤層透氣性較好的煤層。3）金屬骨架金屬骨架對于石門揭煤,由于金屬骨架的兩端是支撐在煤層頂(底)板的巖石中,以此承受上懸和兩幫的煤體壓力,因此,對緩傾斜和傾斜煤層會因跨度加大而使骨架的強度降低。使其不能大量釋放出潛能,只能在一定程度上起到抑制突出發(fā)動的作用,所以,該措施預(yù)防突出的能力是有限的,只能作為石門防突措施的一種配套措施,用以防止上懸和兩幫的煤體垮落誘發(fā)突出。4）震動放炮震動放炮在突出危險性較小、煤層較薄的條件下才適用。嚴(yán)格地說震動放炮是一種安全措施,對于突出危險性較大,以及中厚、厚煤層來說,誘導(dǎo)突出的煤量、瓦斯?jié)舛榷加锌赡茌^大,造成瓦斯爆炸,必須配合其他防治措施使用。5) 超前鉆孔超前鉆孔防治煤與瓦斯突出的缺點,當(dāng)?shù)貞?yīng)力和瓦斯壓力很大時,在突出危險煤層中實施超前鉆孔往往會遇到頂鉆和卡鉆,使鉆孔難以到達設(shè)計深度,并且在鉆進過程中有時會發(fā)生突出。超前鉆孔的直徑一般為75120mm。經(jīng)測得直徑90mm的鉆孔有效影響半徑:橫向為0.9m,縱向為0.6m,這樣對于12m2左右的掘進斷面而言,在掘進工作面前方至少要有20多個孔,在地質(zhì)條件變化劇烈地帶打孔的個數(shù)甚至更多。6) 深孔松動爆破深孔松動爆破防突的效果較好。但是,在突出煤層中打長鉆孔很困難,而且難以保持鉆孔形狀完整,對于上山掘進工作面在放炮時很容易造成煤體垮塌。由于客觀條件和主觀因素的影響,鉆孔深度、數(shù)量、裝藥長度和裝藥位置及封孔長度等難以完全達到設(shè)計要求。目前,已發(fā)生過多次因采取松動爆破措施不當(dāng)而引起的瓦斯燃燒、爆炸和誘發(fā)事故。5.3 采取的對策1)提高高產(chǎn)高效采煤工作面的瓦斯涌出量的預(yù)測。2)提高綜掘工作面瓦斯預(yù)測技術(shù)。3)完善礦井瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。4)加強煤、巖層的滲透能力和透氣性。加強煤、巖層的透氣性,提高低透氣性煤層的煤層抽采率。同時,加