冷水江市乡镇煤矿局部防治突出技术措施的研究与应用

冷水江市乡镇煤矿局部防治突出技术措施的研究与应用1

前言目前国内主要采纳的局部防治突出技术措施按其对突出煤层的作用可分成两个方面:一方面是消退或剥弱煤与瓦斯突出的能量聚积,防止这种能量的突然释放,即卸除煤岩压力和瓦斯压力,属于这一类措施的主要有局部瓦斯抽放、排放钻孔、超前钻孔、水力冲孔、深孔松动爆破等;另一方面是增加煤体的稳定性,增加煤体的破裂阻力,使煤与瓦斯突出难于发生,属于这一类措施的主要有金属骨架、前探支架、防突挡板、做半面留半面等。在选用和实施局部防治突出措施时,由于突出机理较简单,且施工作中干扰因素较多,各种措施的防治突出效果在各矿使用中有所差异,同时,因煤的性质不同,所采纳的措施效果也会因地而异,因此,各突出矿井采纳防治突出措施的各主要参数必需经过选用、试验测定、修改三个阶段,方能取得较好的防突效果。土朱煤矿自1990年以来对各种防治突出措施的实施效果进行了试验,并于1994年开头对局部防治突出措施的主要实施技术参数进行了考察测定,确定了符合本矿突出煤层特点的局部防治突出措施及其主要技术参数。2

突出概况土朱矿位于涟邵煤田金竹山矿区西南部，桥头河向斜的西南端，西南起于石子岭断层及1勘探线以西200米与一平硐矿井相邻；东南翼至39勘探线与托山矿井相接，矿井设计生产力量为40万吨/年，因开采技术条件简单，省煤炭厅于1977年核定生产力量为21万吨/年，近几年通过改扩后2006年核定生产力量达到30万吨/年。矿井其含煤地层为测水组下段，井田内含煤地层为测水组下段共含煤七层，其中2、3、4煤层为非突出煤层，5、6、7煤层及5煤分支煤层具有煤与瓦斯突出危急。截止于2006年底共发生过煤与瓦斯突出22次，其中最大突出强度为1100t。各煤层煤质牌号均为无烟煤，矿区内水文地质简洁,无煤尘爆炸危急,无煤层自燃发火现象。土朱煤矿自1974年始突至今,共发生煤与瓦斯突出23次。按突出基本状况统计如表2-1;按防突措施实施状况统计如表2-2。土朱矿井突出基本状况统计表2-1

矿井突出次数(次)最大突出强度(t/次)平均强度(t/次)累突煤量(t)土朱矿231100107.12356

土朱矿井突出状况按防突措施实施统计表2-2

矿井未实行措施措施不力合计次数%次数%次数土朱1881419233

局部防治突出措施的应用及效果分析自建矿到1988年以前,在局部防突措施管理方面,对石门揭煤与煤巷掘进只是直接采纳震惊性放炮和远距离放炮等平安防护措施进行处理。1988年煤炭部颁发《防治煤与瓦斯突出细则》后,至1989年“四位一体”综合防突措施便在我矿快速得到推广应用。在1991～2013年期间,沿煤掘进工作面共进行了突出猜测1521次,预报工作面有突出危急352次,实行防治突出措施352次。其中:实施了深孔松动爆破措施46次(沿煤巷道)、超前钻孔措施323次(其中实施孔径42mm的密集钻孔措施300次,实施孔径89mm的超前钻孔措施23次)。石门揭煤107个,进行工作面突出猜测395次(包括过煤门猜测),预报工作面有突出危急39次,其中瓦斯抽放13次、实行水力冲孔措施2次,排放钻孔措施35次,辅之采纳金属骨架措施19次。石门揭煤突出15次,其中实行防治突出措施后因措施失效突出5次,未实行防治突出措施突出7次(误透突出煤层突出6次、猜测失真突出1次)。防治突出措施应用状况见表3-1、表3-2。表3-1石门工作面防突措施应用状况

矿井石门揭煤工作面猜测实行措施状况措施效果检验(个)突出(次)(次)有危急精确     率(%)水力冲孔(次)排放钻孔(次)瓦斯抽放(次)金属骨架(次)效果检验(次)有效(次)精确     率(%)实行措施未采措施(次)(%)矿10757345298.410022439292793.1注:石门猜测包括石门揭煤与过煤门猜测。表3-2沿煤掘进工作面防突措施应用状况

矿井突出煤层巷道长度(m)工作面突出猜测工作面实行措施状况千米掘进(次)有危急精确     率(%)超前钻孔(次)松动爆破(次)效果检验(次)有效(次)精确     率(%)巷道突出(次)巷道突出(次)(次)(%)φ42φ89mm矿4189971707.21001422326706998.501深孔松动爆破措施和水力冲孔措施未能得到推广应用,主要缘由是措施工艺简单,技术性强,工人难于把握,同时因5煤层(包括5煤构造分岔煤层)极破裂为粉末煤,实行深孔松动爆破措施效果很不抱负,无法达到放”闷炮”产生过多的裂隙释放瓦斯来增加煤体硬度以及形成采掘集中应力前移的目的，甚至在实行了深孔松动爆破措施后,还得再实行超前钻孔措施。水力冲孔对水压要求严格，煤层本身的易膨胀等缘由造成冲洗出来的煤量和范围很难达到《规程》及《细则》的要求，因此,该二项措施未能在突出煤层中得到推广应用。目前矿井在沿突出煤层巷道主要采纳超前钻孔措施,在石门揭煤工作面主要采纳排放钻孔与金属骨架措施。但是,因超前钻孔措施与排放钻孔措施的技术参数尚末经实测确定,在实施时有效排放范围难以精确     掌握,因此,在实施措施后,仍有二次失效,并发生了煤与瓦斯突出。4

局部防治突出措施主要技术参数的测定4.1.测定超前钻孔措施的有效排放半径和有效排放时间4.1.1.测定方法及确定标准测定超前钻孔措施有效排放半径和排放时间主要采纳了两种方法:一是采纳钻孔瓦斯流量法测定超前钻孔有效排放半径,即沿工作面软分层打三个相互平行的测量钻孔,孔径42mm,孔长5～7m,间距0.2～0.5m,封孔后马上测量各钻孔瓦斯涌出量,并每间隔2～10min测定一次,然后在距最边缘测量孔中心肯定距离,打一个平行于测量孔的待考察孔,打完后,每隔2--10min测定各测量孔的瓦斯涌出量,测定2小时。其确定标准是按《防治煤与瓦斯突出细则》要求：假如连续三次测定测量孔的瓦斯涌出量都比打超前钻孔前增大10%,即表明该测量孔处于超前钻孔的有效排放半径之内来确定;二是采纳钻屑指标法测定超前钻孔有效排放半径和排放时间,即在有突出危急的采掘工作面,在其软分层先打一个考察孔,测量每米的钻屑指标,然后,按施工要求确定排放时间,到时间