掘進工作麵防治煤與瓦斯突出技術措施

　　掘進工作麵防治煤與瓦斯突出技術措施

　　1、防治煤與瓦斯突出技術措施

　　我國多數突出礦井執行的是“四位一體”綜合防突措施，包括突出危險性預測、防突措施、措施效果檢驗和安全防護措施。

　　1.1 工作麵突出危險性預測

　　1) 煤巷掘進工作麵預測鑽孔布置

　　在工作麵布置3個預測鑽孔，鑽孔要求盡量布置在軟分層中，一個鑽孔位於巷道工作麵中部並平行於掘進方向，其它鑽孔開孔於距巷幫0.5m處，終孔點位於巷道輪廓線外2～4m，孔深8～10m，孔徑Φ42mm(見圖1-1)。

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圖1-1 煤巷掘進工作麵預測孔平麵布置示意圖

　　2) 預測方法及突出危險性預報

　　掘進工作麵突出預測可采用鑽孔瓦斯湧出初速度法(q)或鑽屑指標法(△h2、S)進行預測。各方法的預測步驟和判斷突出危險性的準則分述如下。

　　(1) 鑽孔瓦斯湧出初速度法(q)

　　采用鑽孔瓦斯湧出初速度法進行突出預測時，應按下列步驟進行。

　　① 在掘進工作麵的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個平行於巷道掘進方向，直徑42mm，深為3.5m的預測鑽孔(如圖1-2所示);

　　② 用JN-2型膠囊封孔器封孔(如圖1-3所示)，封孔後測量室長度為0.5m;

　　③ 用ZLD-2型鑽孔多級流量計(如圖1-4a所示)測定鑽孔瓦斯湧出初速度(q)，測定過程必須在2min內完成，並作好預測記錄。

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圖1-2 鑽孔瓦斯湧出初速度法預測鑽孔布置圖

　　1— 煤層巷道 2—鑽孔 3—瓦斯排出管 4—封孔器 5—測量室

　　預測過程中，一旦出現下列任一情況，工作麵應預測為突出危險工作麵，否則預測為無突出危險工作麵：

　　① qm超過臨界指標值即qm≥5.0 l/min時;

　　② 工作麵前方有斷層、褶曲等構造破壞帶;

　　③ 工作麵前方煤層賦存條件急劇變化;

　　④ 在進行突出預測過程中，預測鑽孔出現噴孔、夾鑽、頂鑽等動力現象;

　　⑤ 工作麵出現響煤炮、煤壁掉碴、片幫、瓦斯忽大忽小等突出預兆。

　　每執行一次防治突出措施作業循環(包括措施、措施效果檢驗、采掘作業)後，必須再進行工作麵預測，如預測為無突出危險時，還必須再執行防治突出的措施，隻有連續兩次預測都為無突出危險時，該工作麵可視為無突出危險工作麵，采取安全防護措施進行掘進作業，每循環留有2m預測超前距。

　　圖1-3 JN-2型膠囊封孔器

　　1—膠囊 2—瓦斯排出管 3—充氣管 4—打氣筒5—閥門 6—測量室 7—鑽孔 8—壓力表

　　(a) ZLD-1型鑽孔多級流量計 (b) MD-2型鑽屑瓦斯解吸儀

　　圖1-4 多級流量計和鑽屑瓦斯解吸儀

　　(2) 鑽屑指標法

　　采用鑽屑指標法進行突出預測時，測定指標為△h2、S。應按下列步驟進行：

　　① 預測時，在工作麵斷麵的軟分層中水平布置3個直徑Φ42mm、孔深10m的預測鑽孔，無軟分層時，鑽孔布置在工作麵中央。預測鑽孔采用煤電鑽和配套麻花鑽杆施工。鑽孔布置如圖1-5所示。

　　圖1-5 鑽屑指標法預測鑽孔布置圖

　　② 預測鑽孔布置：1個鑽孔位於工作麵中部，平行巷道掘進方向;另2個鑽孔布置在巷幫，開孔距巷幫0.5m，終孔控製巷道輪廓線外2m，與巷道夾角15°。

　　③ 打鑽時，每打1m鑽孔用彈簧秤測定一次鑽屑量指標S，每間隔2m，即2、4、6、8、10m深度處用MD-2型鑽屑瓦斯解吸儀(見圖1-4b)測定鑽屑解吸指標△h2。

　　④ 確定所測鑽孔的最大鑽屑量Sm和鑽屑解吸指標△h2m。

　　掘進工作麵一旦出現下列任一情況，工作麵應預測為突出危險工作麵，否則預測為無突出危險工作麵：

　　① △h2≥200 Pa、S≥6Kg/m;

　　② 工作麵前方有斷層、褶曲等構造破壞帶;

　　③ 工作麵前方煤層賦存條件急劇變化;

　　④ 在進行突出預測過程中，預測鑽孔出現噴孔、夾鑽、頂鑽等動力現象;

　　⑤工作麵出現響煤炮、煤壁掉碴、片幫、瓦斯忽大忽小等瓦斯動力現象。

　　每次預測(或效果檢驗)工作完成後，防突隊填寫突出預測和效果檢驗報告單(如表1-1、1-2和1-3所示)，待有關人員審查、簽字後，分別報有關部門執行或存檔。

　　每執行一次防治突出措施作業循環(包括措施、措施效果檢驗、采掘作業)後，須再進行工作麵預測，如預測為無突出危險時，還必須再執行防治突出的措施，隻有連續兩次預測都為無突出危險時，該工作麵可視為無突出危險工作麵，采取安全防護措施進行掘進作業，每循環留有2m預測超前距。

　　表1-1 鑽孔瓦斯湧出初速度qm法預測資料記錄表

測定日期

工作麵距主

要巷道位置

（m）

觀測

鑽孔

編號

瓦斯湧出

初速度qm

（L/min）

預 測 結 論

測定人員

防突專

門機構

負責人



年

月

日

　　表1-2 鑽屑瓦斯解吸指標△h2法預測資料記錄表

測定日期

工作麵距主

要巷道位置

（m）

觀測

鑽孔

編號

鑽屑瓦斯解

吸指標△h2

（Pa）

預 測 結 論

測定人員

防突專

門機構

負責人



年

月

日

　　表1-3 防治突出技術措施效果檢驗報告單

煤 層



地 點



檢驗時間

年 月 日



采 用 的 防 突 技 術 措 施



措 施 名 稱 及 方 案 設 計

措 施 施 工 情 況

措 施 效 果 檢 驗



檢 驗 方 法

實 測 數 據

檢驗意見





礦總工程師



瓦斯專業隊隊長





通風科（區）長



檢 驗 人

　　1.2 防治煤與瓦斯突出措施

　　大量研究和實踐表明，煤巷掘進工作麵的突出次數最多。為保證施工安全，防止煤與瓦斯突出，在煤巷掘進過程中，應采取行之有效的防突措施。一般在掘進巷道時，采用瓦斯抽放、超前鑽孔、鬆動爆破、水力衝孔等防突措施。

　　(1) 超前排放鑽孔措施

　　超前排放鑽孔措施是目前我國在突出礦井應用最為廣泛的煤巷掘進局部防突措施，其防突效果已經得到實踐檢驗。其原理是在工作麵前方一定距離的煤體內，始終保持有足夠數量的鑽孔，由於鑽孔的卸壓和排放瓦斯的作用，人為地造成並保持工作麵前方有一個較長的卸壓帶，防止突出的發生。

　　超前排放鑽孔可采用Φ75直徑超前排放鑽孔。

　　① 掘進工作麵經預測有突出危險時，采取Φ75直徑超前鑽孔局部防突措施。設計防突措施鑽孔孔徑為Φ75mm，鑽孔深度10～15m，鑽孔數量視掘進斷麵而定，鑽孔控製到巷道輪廓線外2～5m;

② 掘進工作麵采取防突措施時，每次由防突隊編製超前鑽孔設計，內容包括鑽孔孔徑、孔深、孔數、有效排放半徑、開孔和終孔位置，報礦總工程師批準。

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鑽孔布置參照圖1-6。

　　圖1-6 掘進工作麵排放鑽孔布置示意圖

　　③ 施工方法：探水鑽、Φ75mm鑽頭按設計鑽孔參數，先上排後下排、由下幫往上幫施工;

　　④ 防突措施經效果檢驗後，如無突出危險，則采取安全防護措施進行正常掘進;如仍有突出危險，必須采取補充防突措施，並經措施效果檢驗有效後，掘進工作麵方可施工;

　　⑤ 補充防突措施為在上下兩排鑽孔之間增打 1~2 個排放鑽孔，孔深同措施孔，深為12m;

　　⑥ 每執行一次防治突出措施作業循環(包括措施、措施效果檢驗、采掘作業)後，須再進行工作麵預測，如預測為無突出危險時，還必須再執行防治突出的措施，隻有連續2次預測為無突出危險時，該工作麵方可視為無突出危險工作麵;

　　⑦ 防突隊必須認真填寫突出預測和效果檢驗報告單，並報礦總工程師審批。

　　(2) 掘進麵邊掘邊抽措施

　　花寶溝煤礦掘進工作麵瓦斯湧出量較大，采取邊掘邊抽，其優點抽放時不影響掘進，且抽放效果較好。見圖1-7，鑽場規格尺寸為：寬3.5m，長4m，高2.5m，鑽場掘成後，在開口處架設一架抬棚進行支護。封孔工藝與前麵的鑽孔封孔方法相同。

　　圖1-7 掘進工作麵邊掘邊抽示意圖

　　表1-4 邊掘邊抽鑽孔技術參數表

鑽孔

類別

鑽孔與巷道中心線夾角

（°）

鑽孔仰角

（°）

距鑽場地板距離（m）

孔深

（m）

鑽孔直徑

（mm）



邊掘邊抽

β1

0°

β2

5°

β3

10°

β4

15

大致同煤層傾角

2.0

100

108

　　注：以上技術參數隻供試驗參考，須根據效果考察來確定最適合的參數。

　　1、 鑽孔與抽放管路連接

　　鑽孔與抽放管路連接方式見示意圖1-8。

　　圖1-8 掘進麵瓦斯抽放鑽孔與管路連接示意圖

　　1.3 防突措施效果檢驗

　　工作麵采取防突措施後，必須進行措施效果檢驗。

　　掘進工作麵每次施工完超前鑽孔且瓦斯排放4小時後，進行措施效果檢驗，檢驗測定儀器同突出預測，措施效果檢驗方法同突出預測，測定指標為△h2、S;措施效果檢驗鑽孔孔數3個、孔深10m，兩幫孔終孔控製巷道輪廓線外2～4m，鑽孔布置與突出預測鑽孔布置相同，但檢驗鑽孔應布置在上下左右措施孔之間;措施效果檢驗指標突出危險臨界值為△h2=200Pa、S=6Kg/m。當所有測定指標都小於突出危險臨界值時，效果檢驗為措施有效，工作麵檢驗為無突出危險工作麵;當預測指標符合下列條件之一，△h2≥200Pa、S≥6Kg/m，檢驗措施無效，工作麵仍然為突出危險工作麵; 經措施效果檢驗為無突出危險工作麵的允許進尺深度必須同時保證5m措施孔超前距和2m預測孔超前距。花寶溝礦掘進麵防突效果檢驗在軟分層中進行，鑽屑量指標往往偏大，指標中應以△h2為主要檢驗指標。但在軟分層厚度變化、掘進麵瓦斯湧出異常、遇地質構造或打鑽過程中有夾、頂吸鑽等情況下必須嚴格執行防突措施。

　　1.4 安全防護措施

　　為了防止因預測失誤、措施失效且檢驗失誤、發生延期突出等而導致發生人身傷亡事故，在煤巷掘進工作麵進行采掘活動時均要采取安全防護措施。

　　1) 在工作麵所有作業中，都應隨時觀察突出預兆，若發現煤結構發生變化、煤壁發冷、外鼓、響煤(岩)炮、頂板來壓、支架變形、瓦斯忽大忽小、打孔(眼)噴孔、頂鑽嚴重等等突出征兆時，工作麵所有人員立即按作業規程中規定的避災方法和路線撤到新鮮風流中，向礦調度室彙報，聽候處理，情況危急時，應立即撤出到地麵。

　　2) 采區、工作麵電氣設備必須有專人負責檢查維護，並應每旬檢查一次防爆性能，嚴禁使用防爆性能不合格的電氣設備。

　　3) 如發生突出，突出的煤必須及時清理，以防自燃引起瓦斯爆炸。清理前，必須編製防止煤塵飛揚、杜絕火源、垮塌以及再次發生突出的安全防護措施。對於突出孔洞應充填或支護。發生大型以上突出後，一般不應從孔洞放出鬆散的煤體，以免造成垮塌引起再次突出，還應及時镟砌或注漿密閉孔洞，以免造成自燃。

　　2.5其它技術管理措施

　　1) 在地質構造附近或煤層賦存條件發生急劇變化地帶，若預測孔或排放孔達不到預定深度留不夠超前距時，應停止作業，向礦調度室彙報，待查明原因後，由總工程師決定下一步措施。

　　2) 防突工作麵附近應設置防突措施牌、防突控製牌及避災路線圖等。

　　3) 工作麵應及時支護，嚴禁空頂。在地質構造帶或頂板破碎區域應加強支護。

　　4) 在施工預測鑽孔、防突鑽孔時，應密切觀察並記錄打鑽過程中的各種動力現象(如噴孔、卡鑽、頂鑽、響煤炮)，當這些現象嚴重時，應停止打鑽，停電撤人，並向調度室彙報。

　　5) 嚴禁超掘。

　　6) 掘進工作麵必須配備專職瓦斯檢查員，隨時檢查瓦斯湧出情況。

　　7) 掘進工作麵必須實現獨立通風，嚴禁串聯風。

　　8) 嚴禁風鎬落煤。

　　3。幾點要求和建議

　　(1) 在煤層軟分層厚度增加及地質構造附近掘進時應加強局部防突措施;

　　(2) 嚴格執行“四位一體”綜合防突措施;

　　(3) 加強地質工作在防突中的作用，地質人員應定期向有關部門提供工作麵前方地質構造預報單;

　　(4) 所有鑽孔均要有設計參數表。施工人員必須嚴格按照鑽孔設計參數施工，施工後應有專人驗收，並繪製竣工圖;

　　(5) 認真落實好各部門、各人員的防突責任製。加強對防突過程的監督檢查，嚴防弄虛作假，留下安全隱患;

　　(6) 對突出預測儀應定期進行標定，以保證儀器測定的準確性;

　　(7) 未及事項，應嚴格按《煤礦安全規程》與《防治煤與瓦斯突出細則》的有關規定執行。

　　(8) 建議礦井今後應地質探測工作，探明地質構造賦存情況，為以後進行煤與瓦斯突出工作提供保障。