V煤礦防治煤與瓦斯突出綜合措施

1、v煤礦防治煤與瓦斯突出綜合措施在開采突出煤層時,必需采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(nèi)容包括: (1)突出危急性預(yù)估 (2)防治突出措施 (3)防治突出措施的效果檢驗(yàn) (4)安全防護(hù)措施 1、突出危急性預(yù)估 依據(jù)突出預(yù)估的范圍和精度,煤層突出危急性預(yù)估分為區(qū)域突出危急性預(yù)估和工作面突出危急性預(yù)估。區(qū)域預(yù)估應(yīng)預(yù)估煤層和煤層區(qū)域的突出危急性,并應(yīng)在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、新水平和新采取開拓或預(yù)備時進(jìn)行。 在進(jìn)行區(qū)域預(yù)估后,把煤層劃分為突出煤層和非突出煤層。突出煤層經(jīng)區(qū)域預(yù)估后可劃分為突出危急區(qū)、突出威逼區(qū)和無突出危急區(qū)。突出煤層在開采過程中,假如已準(zhǔn)確把握煤層突出危急區(qū)域的

2、分布規(guī)律,并且有牢靠的預(yù)估資料,在確認(rèn)的無突出危急區(qū)內(nèi)可不采取防治突出措施。預(yù)估方法有單向指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)法和綜合指標(biāo)法等。 在突出危急區(qū)內(nèi),工作面進(jìn)行采掘前應(yīng)進(jìn)行工作面預(yù)估。采掘工作面經(jīng)預(yù)估后,可劃分為有突出危急工作面和無突出危急工作面。在突出威逼區(qū)內(nèi),依據(jù)煤層突出危急程度,采掘工作面每推進(jìn)30100m,應(yīng)用工作面預(yù)估方法連續(xù)進(jìn)行不少于兩次預(yù)估驗(yàn)證。只有連續(xù)兩次驗(yàn)證都為無突出危急時,該區(qū)域才能連續(xù)定為突出威逼區(qū)域。 工作面預(yù)估是預(yù)估工作面四周煤體的突出危急性,應(yīng)在工作面推進(jìn)過程中進(jìn)行。其他方法有綜合指標(biāo)法、鉆屑指標(biāo)法、鉆孔瓦斯涌出初速度發(fā)和r值指標(biāo)法等。 (二)?防止突出措施 開采突出煤層時

3、,必需采取綜合防突措施,在采用防治突出措施時,應(yīng)優(yōu)先選擇區(qū)域性防治突出措施,假如不具備采取區(qū)域性防治突出措施的條件,必需采取局部防治突出措施。 1、區(qū)域性防治突出措施 1)開采保護(hù)煤層。在突出礦井中,在煤層群中首先開采沒有突出危急或突出危急小的,并能使相鄰的突出煤層消退危急的煤層叫保護(hù)層,而后開采具有突出危急的煤層叫被保護(hù)層。位于被保護(hù)層之上的保護(hù)層叫上保護(hù)層,位于被保護(hù)層之下的保護(hù)層叫下保護(hù)層。開采保護(hù)層是防治煤與瓦斯突出最有效的、最經(jīng)濟(jì)的措施。 保護(hù)層開采后,被保護(hù)層中對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的煤體被充分卸壓,導(dǎo)致煤層和圍巖中積蓄的彈性能被釋放,減弱了發(fā)動突出的主要動力:煤體卸壓后會產(chǎn)生大量裂隙,使煤層

4、的透氣性增加,造成瓦斯?jié)撃艿尼尫?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(dǎo)致煤體強(qiáng)度增加,煤的結(jié)實(shí)系數(shù)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(jié)果,必定導(dǎo)致被保護(hù)層突出危急的消逝。 保護(hù)層保護(hù)作用的有效范圍,應(yīng)依據(jù)礦井實(shí)際考察結(jié)果或參照防治煤與瓦斯突出細(xì)則確定。 2)預(yù)抽煤層瓦斯。開采保護(hù)層時已有瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井,應(yīng)同時抽放被保護(hù)層的瓦斯。單一煤層和無保護(hù)層可開采的突出危急層,經(jīng)試驗(yàn)預(yù)抽瓦斯有效果時,也必需采用抽放瓦斯的措施。 煤層抽放瓦斯后,大量高壓瓦斯的抽放導(dǎo)致瓦斯?jié)撃艿尼尫?減弱了完成突出過程中的主要動力,直接導(dǎo)致煤體強(qiáng)度的增大,增加了

5、突出的阻力;另一方面,大量瓦斯的抽放又導(dǎo)致了煤體的卸壓,釋放了積蓄在煤體和圍巖中的彈性能,減弱了發(fā)動突出的主要動力。這些因素的綜合作用的結(jié)果,消退了突出的危急。 采用預(yù)抽煤層瓦斯防治突出措施的有效指標(biāo),應(yīng)依據(jù)礦井實(shí)際考察確定。假如無實(shí)際考察考察數(shù)據(jù),可參照下列指標(biāo)之一確定: (1)預(yù)抽煤層瓦斯后,突出煤層殘余瓦斯含量應(yīng)小于該煤層在在該突出區(qū)域始突深度的煤層瓦斯含量。 (2)煤層瓦斯預(yù)抽率,即鉆孔抽出瓦斯量與鉆孔掌握范圍內(nèi)煤層瓦斯儲量的比值,應(yīng)大于25%。 3)煤體注水。壓力水進(jìn)入煤層可以破裂工作面四周的煤體。水進(jìn)入煤層內(nèi)部的裂縫和空隙后,可使原始煤體潮濕,轉(zhuǎn)變煤的力學(xué)性質(zhì),增加了煤的可塑性和柔

6、性,降低了煤的彈性,使煤體疏松,可減小煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中和瓦斯放散初速度,應(yīng)力分布變得比較勻稱,使集中應(yīng)力峰值移入煤體深處,巷道工作面前方應(yīng)力系數(shù)減小,在采掘過程中煤體彈性能的釋放變得比較緩慢。同時,水進(jìn)入煤體后封閉了瓦斯流淌的通道,并將瓦斯向煤體內(nèi)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),降低了瓦斯破裂煤體的可能性;另一方面,水侵入煤體的微空隙后使瓦斯難于排放。依據(jù)實(shí)際測定,運(yùn)到地面的經(jīng)過注水的煤層煤塊,其中殘留的瓦斯量比干燥的煤大2倍多,瓦斯發(fā)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(yù)防煤與瓦斯突出,也可以減小

7、開采過程中粉塵的產(chǎn)生和飛揚(yáng)。當(dāng)水中加入一些阻化劑時,還可以防止煤炭自燃。 2、局部防突措施 1)石門揭煤防治突出措施。石門和其他巖石井巷揭穿初危急煤層時的方突出措施中,除抽放瓦斯外,還有水力沖孔、排放鉆孔、水力沖刷、金屬骨架和震驚爆破等。 (1)水力沖孔。當(dāng)石門揭煤打鉆出現(xiàn)噴煤、噴瓦斯的自噴現(xiàn)象時,可采用水力沖孔措施進(jìn)行揭煤。即以巖柱或煤柱作屏障,在向煤柱打鉆的同時送入一定壓力的水,水壓一般大于3mpa,部分的破壞煤體可造成應(yīng)力的不平衡,導(dǎo)致噴孔的發(fā)生和發(fā)展,噴出的煤、水和瓦斯可通過管道輸送到遠(yuǎn)離工作面的地方分別。水力沖孔要求石門沖出的總煤量補(bǔ)小于煤層厚度的20倍。 (2)排放鉆孔。排放鉆孔是

8、在石門掘至距煤層垂距58m處向突出危急煤層沿傾斜和走向勻稱地布置23圈鉆孔,掌握范圍達(dá)到石門四周外35m,形成足夠的卸壓和排放瓦斯范圍,在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi),瓦斯壓力全部降到0.74mpa以下。這一措施適用于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,已消退石門揭煤時的突出危急性,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(diǎn)擔(dān)心全的環(huán)境。 (4)金屬骨架。金屬骨架是用于石門揭煤的一種超前支架。在距煤層23m時,在工作面上部和兩側(cè)周邊打鉆孔,鉆孔要穿透煤

9、層全厚并進(jìn)入巖層0.5m,單排孔間距一般不大于0.2m,雙排孔間距一般不大于0.3m,然后在鉆孔中插入長度不于孔深0.5m以上的鋼管或鋼軌,將其尾部固定架牢,形成一個整體護(hù)架。 金屬骨架措施的防突作用:一是鉆孔卸壓;二是鉆孔排瓦斯;三是保護(hù)煤體。主要作用是保護(hù)煤體,增大突出的阻力。 2)煤巷掘進(jìn)工作面防治突出的措施。在有突出危急的煤層中掘進(jìn)巷道,可以采用預(yù)抽瓦斯、水力沖孔、超前鉆孔、深孔松動爆破、深孔掌握卸壓爆破、卸壓槽和前探支架等防治突出的措施。 (1)超前鉆孔(包括大直徑鉆孔)。適用于煤層透氣性較好、鉆孔的有效影響半徑大于0.7m、煤質(zhì)稍硬的突出煤層。鉆孔長度不小于10m,鉆孔超前掘進(jìn)工作

10、面的距離不得小于5m。排放鉆孔的掌握范圍,應(yīng)包括巷道斷面和巷道斷面輪廓線內(nèi)四周不小于2m的范圍。超前鉆孔的直徑一般為7520mm,地質(zhì)條件變化猛烈?guī)б部梢圆捎?2mm直徑的鉆孔。 (2)深孔松動爆破。深孔松動爆破是在工作面前方打若干個一定深度的炮眼,通過爆破使四周煤體破裂、使應(yīng)力集中帶向煤體深部推移,達(dá)到卸壓和排放瓦斯的作用。該措施適用于煤質(zhì)較硬、突出強(qiáng)度較小的煤層。深孔松動爆破的孔徑為42mm,孔長不得小于8m,超前距離不得小于5m。深孔松動爆破應(yīng)掌握到巷道輪廓線外1.52m的范圍內(nèi)。 (3)深孔掌握卸壓爆破。與一般深孔松動爆破相比,深孔掌握卸壓爆破有兩個特點(diǎn):以是將爆破孔長度810m增加到

11、2025m;二是在爆破孔四周打了不裝藥的掌握孔,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(yīng)用的以中預(yù)防煤與瓦斯突出和沖擊地壓的方法。它是沿巷道兩幫預(yù)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(nèi)的煤體與煤層母體的部分脫離,在卸壓槽的保護(hù)范圍內(nèi)掘進(jìn),可以避免突出和沖擊地壓的發(fā)生。 (5)前探支架。前探支架一般是向工作面前方打鉆孔,孔內(nèi)插入鋼管或鋼軌,其長度為兩次掘進(jìn)長度再加0.5m。掘進(jìn)每循環(huán)一次打一排鉆孔形成兩排鉆孔交替前進(jìn),鉆孔間距為0.20.3m。 3)采煤工作面防治突出措施。對于有突出危急的采煤工作面,防治突出應(yīng)以區(qū)域性措施為主,因?yàn)椴擅汗ぷ髅娣秶?/p>

12、,又是采煤場所,任何局部防突措施都將中斷采煤作業(yè),影響生產(chǎn)。當(dāng)由于某種原因未采取區(qū)域防突措施時或在區(qū)域防突措施失效的區(qū)段,可采用排放鉆孔、松動爆破、注水潮濕煤體、大直徑鉆孔、預(yù)抽瓦斯等局部防突措施,并應(yīng)盡可能的采用刨煤機(jī)或淺截深滾筒式采煤機(jī)采煤。 (1)松動爆破。松動爆破適用于煤質(zhì)較硬、圍巖穩(wěn)定性較好的煤層。沿工作面每隔23m一個孔深度不小于3m的松動爆破孔,每孔裝藥不得大于0.5kg,超前距離不得小于2m。 (2)淺孔注水。淺孔注水潮濕煤體可用于煤質(zhì)較硬的突出危急煤層。沿工作面每隔23m打一個深度不小于3m的注水孔,注水壓力不得低于8mpa,最小超前距離不得小于2m。注水開始后發(fā)覺水由煤壁或

13、相鄰注水鉆孔流出時即可停止止水。 (三)防治突出措施效果檢驗(yàn) 1、運(yùn)距離、極薄保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn) 保護(hù)層的開采厚度等于或小于0.5m,上保護(hù)層與突出煤層間距大于50m或下保護(hù)層與突出煤層間距大于80m時,都必需對保護(hù)層的保護(hù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)應(yīng)按被保護(hù)層中推進(jìn)巷道時進(jìn)行。假如各項(xiàng)測定指標(biāo)都降到煤層突出危急臨界值以下,則認(rèn)為保護(hù)層開采有效,反之,認(rèn)為無效。 2、預(yù)抽煤層瓦斯防治突出措施效果檢驗(yàn) 預(yù)抽煤層瓦斯在突出防治中有很大的效果,但預(yù)抽煤層瓦斯后對效果也需進(jìn)行檢驗(yàn)。對預(yù)抽瓦斯防治突出效果的檢驗(yàn)應(yīng)在煤巷掘進(jìn)時進(jìn)行。 3、石門揭煤工作面防治突出措施效果檢驗(yàn) 石門防治突出措施執(zhí)行后,應(yīng)采取鉆屑指標(biāo)

14、等方法檢驗(yàn)措施效果。檢驗(yàn)孔孔數(shù)為4個,其中石門中間一個,并應(yīng)位于措施孔之間,其他三個孔位于石門上部和兩側(cè),終孔位置應(yīng)位于措施掌握范圍的邊緣線上。假如檢驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)都在該煤層突出危急臨界值以下,則認(rèn)為措施有效,反之,則認(rèn)為措施無效。 4、煤巷掘進(jìn)工作面防治突出措施效果檢驗(yàn) 煤巖掘進(jìn)工作面執(zhí)行防治突出措施效果檢驗(yàn)時。檢驗(yàn)孔孔深應(yīng)小于或等于措施孔,并應(yīng)布置在兩個措施孔之間。假如測得的指標(biāo)都在該煤層突出危急臨界值以下,則認(rèn)為措施有效,反之,認(rèn)為措施無效。當(dāng)措施無效時,無論措施孔還留有多少超前距都必需采取防治突出的補(bǔ)充措施,并經(jīng)措施效果檢驗(yàn)有效后,方可采取安全措施施工。當(dāng)檢驗(yàn)孔孔深等于措施孔深時,經(jīng)

15、檢驗(yàn)措施有效后,必需留有5m的投影孔深的超前距。當(dāng)檢驗(yàn)孔孔深小于措施孔孔深,且兩孔投影孔深的差值不小于3m時經(jīng)檢驗(yàn)有效后,可采用2m投影孔深的超前距。 5、采煤工作面防治突出措施效果檢驗(yàn) 采煤工作面采用鉆孔注水或松動爆破時,可采用鉆孔瓦斯涌出初速度法、鉆屑指標(biāo)法或其他經(jīng)試驗(yàn)證明有效的方法檢驗(yàn)防治突出措施的效果。檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)打在措施孔之間。檢驗(yàn)指標(biāo)小于該煤層突出危急臨界值時,則認(rèn)為防突措施有效;反之,認(rèn)為防突措施無效。在措施效果無效壓段,必需采取補(bǔ)充防治突出的措施,并經(jīng)措施效果有效后,方可采取安全措施施工,并應(yīng)留有不小于2m的超前距。 (四)安全設(shè)施及防護(hù)措施 為降低煤與瓦斯突出造成的危害,削減不

16、必要的傷亡,在井巷揭穿突出層或在突出煤層中進(jìn)行采掘作業(yè)時,都必需采取安全防護(hù)措施。安全防護(hù)措施主要有震驚放炮、遠(yuǎn)距離放炮,設(shè)置避難所、壓風(fēng)自救系統(tǒng)和隔離式自救器等。 1、震驚放炮 對石門揭穿突出煤層采用震驚放炮有嚴(yán)格規(guī)定,工作面必需有獨(dú)立牢靠地回風(fēng)系統(tǒng),必需保證回風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流暢通,并嚴(yán)禁人員通行和作業(yè)。在其回風(fēng)側(cè)的巷道中,應(yīng)設(shè)置兩道結(jié)實(shí)的反向風(fēng)門,與該系統(tǒng)相連的風(fēng)門、密閉、風(fēng)橋等通風(fēng)設(shè)施必需結(jié)實(shí)牢靠,防止突出后瓦斯涌出其他區(qū)域。爆破參數(shù),放炮地點(diǎn),方向風(fēng)門位置避災(zāi)路線及停電、撤人、警戒范圍等,必需有明確規(guī)定。設(shè)震驚炮要有統(tǒng)一指揮,并有礦山救護(hù)隊(duì)人員進(jìn)入工作面檢查,依據(jù)檢查結(jié)果,確定采取回復(fù)送電

17、、通風(fēng)機(jī)排解瓦斯等詳細(xì)措施。為降低震驚放炮時誘發(fā)突出的強(qiáng)度,應(yīng)采用擋欄設(shè)施。擋欄可用金屬、矸石或木垛等構(gòu)成。揭露煤層后在石門四周30m范圍內(nèi)掘進(jìn)煤巖時必需強(qiáng)加支護(hù),嚴(yán)格采取防突措施。 震驚放炮要求一次全面揭露或揭開煤層。對急傾斜和傾斜的薄煤層,都必需一次全斷面揭穿煤層全厚;對急傾斜和傾斜的中厚煤層、厚煤層,一次全斷面揭入煤層深度應(yīng)大于1.3m;對緩傾斜煤層,應(yīng)一次全斷面揭穿巖柱。假如震驚放炮未能按要求揭穿煤層,在掘進(jìn)剩余部分時必需根據(jù)震驚放炮的安全要求進(jìn)行放炮作業(yè)。震驚放炮未崩穿石門全新斷面的巖柱和煤層時連續(xù)放炮仍需根據(jù)震驚放炮有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,并需加強(qiáng)支護(hù),設(shè)專人檢查瓦斯和觀看突出預(yù)兆;在作業(yè)中

18、如發(fā)覺突出預(yù)兆,工作人員應(yīng)馬上撤到安全地點(diǎn)。 煤層特厚或傾角過小不能一次揭穿煤層全厚時,在掘進(jìn)剩余部分時,必需采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等防突措施。在采用抽放瓦斯、排放瓦斯、水力沖孔之前,必需加強(qiáng)巷道及工作面支護(hù),巷道支架背嚴(yán)背實(shí)后方可進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)時,必需采取保護(hù)工作面人員的安全措施;放震驚炮前,對全部鉆孔和在煤體中形成的孔洞都嚴(yán)密封閉空口,孔內(nèi)注滿水或以黃土、砂石充實(shí)。 2、方向風(fēng)門 對突出危急區(qū)設(shè)置反向風(fēng)門時,必需設(shè)在石門掘進(jìn)工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè),以掌握突出時的瓦斯能沿回風(fēng)流進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)。必需設(shè)置兩道牢固牢靠的反向風(fēng)門,風(fēng)門墻垛可用磚或混凝土砌筑,其巷道固邊巖石的深度可依據(jù)巖石的性質(zhì)確定,但不小于0.2m。墻垛厚度不小于0.8m門框和門扇的厚度不得小于50mm。兩道風(fēng)門之間的距離不得小于4m。放炮時風(fēng)門必需關(guān)閉,對通過內(nèi)垛的風(fēng)筒必需設(shè)有隔斷裝置。放炮后,礦山救護(hù)隊(duì)和有關(guān)人員進(jìn)入檢查時,必需把風(fēng)門打開頂牢。反向風(fēng)門距工作面的距離和反向風(fēng)門的組數(shù),應(yīng)依據(jù)掘進(jìn)工作面的通風(fēng)系統(tǒng)和石門揭穿突出煤層時估計(jì)的突出強(qiáng)度確定。 3、遠(yuǎn)距離放炮 采用遠(yuǎn)距離放炮時,放炮地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)反向風(fēng)