突出煤層快速掘進防突措施的運用

向龍江(水城礦業集團有限貴任公司汪家寨煤礦,貴州六盤水553009)

摘要:03manbetx 了汪家寨煤礦煤巷掘進工作麵防突措施的優缺點,研究了水力衝刷防突措施的防突機理,在地質條件複雜地區采取水力衝刷綜合防突措施進行試驗,取得了明顯的防突效果,提高了掘進速度,經濟
和社會效益十分顯著.
關健詞:水力衝刷;煤與瓦斯突出;防突措施;快速掘進
中圖分類號二TD713文獻標識碼:B文章編號:1005-2798(2004)02-0047-02
52 m明提高到104 m用以上,有效防止了煤與瓦斯突出,保證了安全,實現了煤巷快速掘進,從而保證了工作麵的正常接續,經濟和社會效益十分顯著.在2003年施工的41101運輸巷采取不同措施的進度情況,見表to

裹1 41101運輸巷采取不同防突措施月進度

煤礦地下采掘中,在很短時間內,從煤(岩)壁內部向采掘工作麵空間突然噴出大量煤(岩)和瓦斯的現象,稱為煤與瓦斯突出(以下簡稱突出).它是一種伴有聲響和猛烈力能效應的動力現象,它不僅嚴重威脅著煤礦安全生產,而且製約著礦井生產能力
的發揮.
煤與瓦斯突出機理與地應力,埋深,煤層賦存條件,地質構造,煤層本身的內部結構,物理力學性質,瓦斯地質等綜合因素有關.根據國內許多煤礦的突出情況03manbetx ,突出前無明顯預兆.而且時間很短,多發生在煤巷掘進過程中.為了有效地防治煤與瓦斯突出,應用超前排放鑽孔,淺孔鬆動爆破,深孔控製爆破,預抽瓦斯以及上述措施與邊抽邊掘相結合的綜合防突措施等,都得到了一定的效果,使瓦斯突出次數減少,但煤巷掘進速度緩慢,汪家寨煤礦平均月進度為50-60 m,影響了采掘接替.究其原因,超前排放鑽孔長度一般為10一25 m,需要專用鑽機施工,並且隨著工作麵往前掘進,鑽孔變形坍塌堵死,影響了瓦斯排放,效檢超標率高,補充措施頻繁;深孔鬆動爆破措施一般適用於突出危險性軟弱的掘進工作麵,當裝藥深度較淺時,形成拋渣爆破,容易誘導突出;深孔控製爆破裝藥工藝比較複雜,難以在現場廣泛應用;預抽瓦斯措施需用較長的抽放時間,僅適用於具備多個工作麵輪替作業的條件.因此,迫切需要采取新的防突措施,提高煤巷掘速度.

汪家寨煤礦針對礦井煤層賦存特征和瓦斯賦存條件,采取水力衝刷和邊抽邊掘相結合的防突措施,在平銅井41101運輸巷進行試驗,掘進速度由月份4 5 6 7 8進度入防突措施58 56 58 48 42排放鑽孔十邊抽邊掘水力衝刷十邊抽邊1水力衝刷綜合防突措施防突機理水力衝刷綜合防突措施的實質是邊抽邊掘鑽孔抽放截流預掘巷道兩側煤體瓦斯,以水力衝刷為動力對工作麵正前方未卸壓的煤體進行卸壓和排放瓦斯的一種主動措施.水力衝刷是利用鑽機打出鑽孔後,再利用注水管向鑽孔內注人高壓水,衝出煤炭和瓦斯,造成煤體卸壓,排放瓦斯.其主要作用機理:

一是高壓水動力造成煤體疏鬆,應用集中係數減小,卸壓帶寬度加大,降低突出的可能性;

二是高壓水使煤體破裂,產生大量的裂隙,同時衝出煤炭和瓦斯,從而使遊離瓦斯釋放,瓦斯壓力降低;

三是高壓水注人煤體,使煤體充分濕潤,力學性質改變,彈性模數降低,增強煤體的塑性,應力分布變得均勻,煤的彈性能變得緩慢.因此,水力衝刷綜合防突措施,就是通過選擇合適的注水壓力,合理布孔使工作麵前方一定範圍得到措施控製,應力分布發生根本變化,以消除和降低掘進工作麵的突出危險性.

2試驗地點概況
試驗地點在銅井41101運輸巷,煤層厚度6.5--9 m,煤層傾角8一120,煤層直接頂為粉砂岩,底板為粘土岩,煤層普氏係數f掘進,采用錨杆+錨索聯合支護,采用手鎬掘進,煤層瓦斯含量為13.72一16耐/t,掘進期間采用排放鑽孔和瓦斯抽放相結合的綜合防突措施,防突措施效果檢驗方法為鑽屑解吸指標法,正常月進度52 m左右,曾多次效檢超標.

3防突技術措施
3.1防突措施鑽孔布!
在巷道掘進期間,每隔som在巷道兩麵三幫各掘一個抽放鑽場,鑽場規格為:寬x高x深二3 mx2.4 mx 4 m.每個鑽場布置4個抽放鑽孔,鑽深55 m,孔徑為108 mm,然後接管抽放.掘進巷道斷麵內布置,見圖to突措施,效檢無突出危險性時,留5m效檢超前距離,采用手鎬掘進作業.

4綜合防突措施防突效果考察
4.1防突效檢指標考察
統計采取水力衝刷綜合防突措施後的效檢指標與同巷道以前采取的超前排放鑽孔綜合防突措施時的效檢指標進行對比,見表20

衰2兩種防突措施效檢指標對比
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水力衝刷與
纂砷抽放相0.26 2.5'109"
-一.一結合

超前排放鑽

孔與瓦斯抽0.86 4.6 5 58 52

放相結合
1一巷道;2一鑽場;3一超前抽放鑽孔,孔徑108 mm,孔深55 m;

4一抽放管;5一水力衝刷孔,孔徑115 mm,孔深30 m

圖1掘進巷道斷麵內布置

3.2水力衝刷參數
根據試驗地點煤層應力,硬度以及軟分層情況,選擇MYZ-150型鑽機打孔,XRB280X200型乳化液泵供水,衝孔水壓10一12 MPa,衝刷水量為60 L/min,衝孔速度0. 5 m/min,用5m長的3時套管封孔,用帶噴咀的1.5時鐵管插人鑽孔內衝刷煤體,衝刷後的孔徑要求大於300 mm.

3.3防突措施效果檢驗
防突措施效果檢驗方法采用鑽屑解指標法.臨界指標:瓦斯解指標K1值為0. 4 mL/(g. min-1)或鑽屑量S二為6掩/m,效檢鑽孔布置3個,孔徑為42 mm,孔深為10 m,當效檢指標低於臨界值時,允許掘進5m保證有5m的安全距離,當效檢指標超過臨界值時,則認為有突出危險性,必須補充防突措
施.
3.4補充防突措施
當效檢有突出危險性時,執行密集排放鑽孔防

4.2一巷道掘進速度
采用水力衝刷防突措施與超前排放鑽孔綜合防突措施相比,顯著增強了防突措施的有效性,簡化了措施的工藝,縮短了措施的執行時間,提高了掘進速度,掘進速度由52 m用提高到100 m明以上,同時降低了掘進成本,有效地防止了煤與瓦斯突出,保證
了掘進安全.
5結論
(1)水力衝刷綜合防突措施改善了工作麵前方煤體應力分布和瓦斯賦存狀況,措施工藝簡單,實施快捷,可有效消除工作麵突出危險性,防突效果顯著.
(2)效檢超標情況明顯降低,大大減少了重複采取防突措施次數,縮短了實施防突措施時間,提高了掘進速度,級解了采掘接替緊張局麵,經濟和社會效益十分顯著.
參考文獻
川煤炭工業部.防治煤與瓦斯突申細則〔M].北京:煤炭
工業出版社,1995.
【幻煤炭工業部煤礦瓦斯綜合治理技術手冊〔M].吉林:
吉林音像出版社,2003.
作者簡介:向龍江(1974一),男,貴州黔西人,助理工程師,從事煤礦技術工作.