边掘边抽与排放钻孔相结合的防突措施.pdf

2 0 0 1 年第 5 期 中州煤炭 总第 1 1 3 期 精E 墨‘ 置 量 谢 文 明 。 ， 沈 天 艮 1 焦煤 集团套 司， 河南 焦作4 5 4 0 0 2 ；2 河 南省堞炭 工业局 ， 河 南 郑 州4 5 4 C 0 3 摘要 通过对各种防宪措施发 生宴出发数统计舟护 ， 提 出 了宴 危难性 重地 区煤巷掘进 应采取 的防治措施及 措施应用后的效果。 关键词 煤 与瓦斯襄出 ； 边掘边抽 ； 艘钻孔 中圈分类号 T D T I 3 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 c 2 0 0 1 】 0 5 一O 0 6 O 一0 2 煤 与 瓦 斯 突 出 以 下 简 称 突 出 是 煤 矿 井 F发 生 的 一 种 复 杂 瓦 斯 动 力 现 象 ， 是 煤 矿 升 F安 全 生 产 中 严 重 自然 灾 害 之 一 。 焦 作 矿 区 从 1 9 5 5年 6月 第 一 次 发 生 突 出 至 2 0 0 0年 底 共 发 生 突 出 2 7 3次 ． 给 煤 矿 安 全 生 产 造 成 了 严 重 危 害 。 为 了 预 防 突 出 的 发 生 ， 先 后 采 取 了 留 大 根 掘 进 、 半 边 掘 进 、 舣 巷 轮 流 掘 进 、 震 动 性 放 炮 、 松 动 爆 破 、 直 径 排 放 钻 孔 、 水 力 冲 L 大 直 径 排 放 瓦 斯 钻 L 及 工 作 面 前 方 预 抽 煤 体 瓦 斯 等 防 治 突 出 措 施 ． 采 取 这 些 措 施 后 ， 均 起 到 了 一 定 的 防 突 效 果 ， 但 仍 有 不 同 程 度 的 突 出发 隹 为 了 提 高 防 突 效 果 ， 减 少 和 杜 绝 突 出 ， 我 们 总 结 了 以往 所 采 取 防 突 措 施 的 经 验 ， 首 先 在 焦 西 矿 采 用 了 顶 层 煤 巷 掘 进 边 掘 边 抽 配 合 排 放 瓦 斯 钻 孔 防 突 措 施 ． 取 得 了 显 著 的 防 突 效 果 ， 不 仅 消 除 了 瓦 斯 动 力 现 象 ， 而 且 降 低 了 掘 进 工 作 面 回 风 流 的 瓦 斯 浓 度 之 后 相 继 在 九 里 山 、 演 马 庄 等 矿 推 广 应 用 了 该 项 防 突 措 施 。 目 前 该 措 施 已 在 突 出 危 险 严 地 区 顶 层 煤 巷 掘 进 巷 道 2 3 0 0 0 t n ， 收 到 了 良好 的 防 突 效 果 l边 掘 边 抽 与 排 放 钻 孔 相 结 合 的 防 治 措 施 1 适 用 条 件 。 瓦 斯 涌 出 量 大 单 巷 掘 进 距 离 远 ， 突 出 危 险 性 严 重 的 地 区 。 2 抽 放 钻 场 规 格 要 求 。 ① 在 掘 进 巷 道 两 帮 错 口开 掘 钻 场 ， 钻 场 支 架 规 格 为 2 4丌 ． x 2 4 m 深 度 为 4～5 t n ， 图 1 。若 为 锚 阿 支 护 ， 则 可 以 在 预 打 抽 放 L 位 置 一 侧 加 宽 巷 道 ， 不 需 新 做 钻 场 一 ② 当 每 个 钻 场 内 钻 孔 与 抽 放 系 统 连 抽 后 ， 用 ／ - 2 4 0 m m 厚 的 砖 墙 将 钻 场 密 闭 ， 以 隔 离 和 减 少 钻 场 内 瓦 斯 向 掘 进 图 1 边掘 边抽与排放钻孔布置示意图 收稿 日期 瑚 1 0 5 0 吕 作者筒 舟谢文明 1 9 6 2一 ． 男， 河南焦作人 ， J 程师 ． 1 9 8 1毕业子焦 作堞校 6 0 巷 道 风 流 中 释 放 。 3 抽 放 钻 L 参 数 。 ① 钻 场 内 抽 放 钻 孔 深 度 应 根 据 煤 层 条 件 ． 钻 具 能 力 确 定 ， 孔 深 为 钻 场 间 距 减 5 N 1 ， ‘ 般 为 4 o～6 0 m。② 每 个 钻 场 内抽 放 钻 孔 数 应 ≥3个 ． L 径 ／ - 7 5 mm， 抽 放 孔 距 巷 帮 ≥2 m。 ③ 钻 场 内 抽 放 孔 的 方 向 平 行 于 巷 道 掘 进 方 向 ， 钻 孔 布 置 如 图 1所 示 ④ 必 须 保 留 5 1 1 1 的抽 放 超 前 距 离 。 4 排 放 瓦 斯 钻 孔 ① 排 放 钻 孔 布 置 ． 钻 孔 要 根 据 煤 层 条 件 ． 采 取 集 中 或 均 匀 布 置 ． 并 尽 量 布 置 在 软 分 层 内 。 ③ 排 放 钻 孔 L 径 ． 一 般 为 0 8 9～1 2 0 mm， 当 L 径 2 0 0一时 ， 要 采 取 打 孔 专 项 防 护 措 施 。 ③ 排 放 孔 数 量 ， 应 根 据 实 测 排 放 半 径 确 定 ， 若 无 实 测 资 料 时 ， 可 参 照 下 列 公 式 计 算 n≥ 2． 5％ ～3． 0％ S m／SK 式 } ，n为 排 放 L 数 ， 个 ； S 为 掘 进 毛 断 面 积 ， m 2 ； S 排 放 单 L 面 积 ， r r I 2 。 ④ 排 放 孔 深 度 ， 按 照 排 放 效 果 与劳 动 组 织 匹 配 等 要 求 确 定 ， 焦 作 矿 区 一 般 执 行 1 5 m／ 次 排 放 L 方 向 范 围 ， 排 放 L 同 巷 道 中 心 线 平 行 ， 控 制 范 围 为 巷 道 轮 廓 线 以 内 。⑥ 超 前 距 ， 每 循 环 保 持 5 m超 前 安 全 距 离 ， 即 排 放 L 深 度 减 去 5 m． 为 允 许 掘 进 距 离 。 2防 突 效 果 分 析 1 为 r验 证 边 掘 边 抽 与 排 放 钻 孔 相 结 台 防 突 措 施 对 掘 进 工 作 面 回风 流 瓦 斯 浓 度 和 绝 对 涌 出量 的 影 响 程 度 ． 我 们 对 焦 西 矿 4 1 0 4 1工 作 面 送 巷 期 间 采 取 该 措 施 后 回 风 流 瓦 斯 浓 度 进 行 了 观 测 ， 并 绘 制 了 涌 出 曲线 图 图 2 从 实 测 曲线 图 可 以 清 楚 地 看 出 ， 当 掘 进 工 作 面 掘进 超 过 抽 放 钻 孔 控 制 范 围 后 ， 巷 道 风 流 中 瓦 斯 浓 度 和 绝 对 涌 出 量 就 明 显 增 加 。 在 抽 放 钻 L 控 制 范 围 内 掘 进 ， 回风 流 瓦 斯 浓 度 般 为 0 3 ％ ～0． 5 ％ ， 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 在 0． 9～1．5 ／ 曾 试 验 超 前 掘 进 4 m， 回 风 流 的 瓦 斯 浓 度 就 达 到 的 0 8％ ， 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 就 增 大 到 3 ／ m i ． 炮 后 瓦 斯 浓 度 高 达 2． 0 ％ ～3． 0 ％ ，停 工 通 风 1 h以 维普资讯 2 0 1 年第 5 期 谢文 明等 边掘 边抽与排 放钻 孔相 结合的防 突措 施 总第 1 1 3期 掘 进 距 a 4 1 0 4 I 上 风 道 掘进距离加 b 射0 4 I 下 风 遭 圈 2 掘 进瓦斯涌 出曲线 E ● { 4 ■ 3 羽 2 峰 上 ， 瓦 斯 浓 度 才 降 至 1 ． O％ 以 下 。鉴 于 这 种 情 况 ． 及 时 掘 进 钻 场 打 孔 抽 放 后 ， 掘 进 巷 道 中 瓦 斯 浓 度 降 到 0 3 ％ ， 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 也 相 应 降 到 r 1 5 n I、 ／ 哪 韩 王 矿 2 31 l 1工 作 面 下 运 输 巷 掘 进 超 出 抽 放 L 范 围 5 m， 虽 然 也 采 取 了 排 放 钻 孔 ， 检 验 指 标 也 不 超 限 ． 掘 进 放 炮 后 还 是 发 生 了 突 出 。 这 现 象 说 明 ． 不 能 超 过 抽 放 钻 孔 的 控 制 范 围 掘 进 ， 必 须 保 持 钻 孔 有 5 的 安 全 超 前 距 离 。 2 钻 孔 抽 放 量 变 化 ， 在 巷 道 未 掘 以 前 ， 抽 放 钻 孔 的 瓦 斯 流 量 呈 衰 减 趋 势 ， 当 巷 道 掘 进 至 抽 放 钻 孔 的 封 孔 深 度 后 ， 抽 放 孔 的 流 量 均 出 现 明 显 上 升 ； 但 其 中距 巷 帮 1 ． 5 m 的 钻 孔 在 瓦 斯 流 量 上 升 后 不 久 ， 很 快 下 降 为 0 ， 使 钻 孔 报 废 ， 如 图 3所 示 ； 距 巷 帮 23 m 的 钻 孔 的抽 放 流 量 可 上 升 2～5倍 ； 当 巷 道 掘 进 到 目 ■ 苛 霉 圈 3 边抽钻孔瓦斯抽 放■随巷道掘 进变化 曲线图 l 一距巷帮 I ． 5∞钻孔变化曲线 ； 2 一距 巷 帑 2．0 m钻孔 的变化 曲线 3 距巷帮 2 ． 5 m钻孔变化曲线 ； l _距巷 帮 3 0 t n钻孔 的变化曲线 与 掘 面 对 应 的 钻 孔 深 度 为 6～1 5 r l l 位 置 时 ， 各 孔 的 抽 放 流 量 达 到 最 高 值 ， 然 后 又 逐 步 衰 碱 ， 但 均 能 保 持 比较 稳 定 的 抽 放 量 ， 如 曲 线 2 ， 3 ， 4 。 这 个 情 况 说 明 ， 随 着 巷 道 的 向前 推 进 ， 巷 帮 的 卸 压 范 围 逐 渐 向 煤 体 内 推 移 ， 抽 放 流 量 得 到 提 高 ， 起 到 了截 流 巷 帮 煤 体 瓦 斯及 预 抽 掘 进 工 作 面 前 方 煤 体 瓦 斯 的 作 用 ， 再 配 台 掘 进 工 作 面 排 放 瓦 斯 钻 孔 ， 可 使 掘 进 面 前 方 及 两 帮 煤 体 得 到 比较 充 分 的 卸 压 ， 消 除 突 出危 险 。 【 3 当巷 道 超 过 前 一 组 抽 放 钻 孔 后 ， 抽 放 钻 孔 如 果 不 漏 气 ， 继 续 进 行 抽 放 ， 还 能 起 到 截 流 巷 道 煤 壁 瓦 斯 的 作 用 ， 减 少 煤 壁 向 巷 道 内 放 散 瓦 斯 量 ． 从 而 达 到 降 低 掘 进 回风 流 中 瓦 斯 浓 度 的 目的 。 t 4 从 矿 山 采 动 压 力 的 显 现 规 律 来 看 ， 当 巷 道 向 前 掘 进 时 ， 煤 体 的 原 始 应 力 遭 到 了破 坏 ， 应 力 最 集 中 的 是 巷道 前 方 和 两 帮 各 6 r ll 范 围 内 ， 如 果 煤 体 瓦 斯 压 力 太 ， 含量 高 ， 在 集 中 应 力 的 共 同 作 用 下 ， 极 易 造 成 突 出 ， 以 往 的 煤 巷 掘 进 工 作 面 发 生 多 次 突 出 也 证 实 这点 ， 采 取 边 掘 边 抽 与 排 放 钻 孔 相 结 合 的 防 突 措 施 ． 则 可 以 使 煤 体 中 的 瓦 斯 得 到 充 分 的 卸 压 和 排 放 ， 预 先将 煤 体 的 原 始 应 力 予 以破 坏 ， 使 集 中应 力 前 移 ， 这 佯 就 消 除 了 掘 进 中 的 突 出危 险 性 。 3存 在 的 问 题 [ 1 由 于 在 同 一 巷 道 内 要 进 行 掘 钻 场 、 打 抽 放 扎 ． 铺 醍 瓦斯 管 路 、 打 排 放 钻 孔 、 措 施 效 果 检 验 等 工 作 ，T ． 序 多 ， 施 工 组 织 管 理 复 杂 ， 容 易 出 现 各 工 序 间 脱 接 现 象 ， 影 响 有 效 掘 进 时 间 。 2 由 于 钻 具 及 打 抽 孔 工 艺 等 问 题 ， 钻 场 间 距 小 ， 相 对 钻 场 较 多 ， 增 加 了 巷 道 掘 进 工 程 量 。 L 3 由 于边 掘 边 抽 孔 是 平 行 巷道 布 置 的 ． 工 作 面 送 成 后 ． 再 打 工 作 面 抽 放 瓦 斯 钻 孔 时 ， 容 易 串 通 ， 给 回采 【作 面 布 置 抽 放 瓦 斯 钻 孔 带 来 一 定 的 难 度 。 4结 论 【 】 I 在 单 一 厚 煤 层 突 出 危 险 性 严 重 地 区 煤 巷 掘 进 中 ， 采 取 边 掘 边 抽 与 排 放 瓦 斯 钻 孔 相 结 合 是 一 项 实 用 有 效 的 防 突 措 施 ， 比 其 它 单 项 措 施 更 具 有 安 全 可 靠 性 2 不 但 消 除 了 突 出 危 险 性 ， 也 减 少 了巷 道 的 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 ， 相 应 地 降 低 了 巷 道 回 风 流 中 的 瓦 斯 浓 度 ， 使 掘 进 巷 道 的 供 风 量 更 加 经 济 合 理 ，不 但 有 利 于通 风 瓦 斯 管 理 ， 而 且 ， 也 改 善 了 掘 进 巷 道 的 作 业 环 境 ． ， D 维普资讯