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1、薄 煤 层 工 作 面 煤 与 瓦 斯 突 出 预测 预 报 的 方 法打 通 二 矿 张 先 栋摘 要 打 通 二 矿 上 解 放 层 为 。 厚 的 薄 煤 层 , 而 且 具 有 煤 与 瓦 斯 突 出危 险 。 为 了 安 全 开 米 这 一 解 放 层 , 本 文 通 过 对 预 报 预 浏 突 出 的 钻 屑 量 、 软 分 层厚 度 、 钻 孔 时 的 动 力 现 象 、 钻 孔 瓦 斯 涌 出 初 速 度 、 瓦 斯 解 吸 特 征 等 诸 指 标 进 行了 实 残 分 析 研 究 , 决 定 米 用 “ 两 指 标 、 一 现 象 ” 的 方 法 做 为 预 浏 预 报 该
2、薄 煤 层突 出 的 指 标 。 并 在 实 践 中 取 得 了 较 好 的 效 果 。打 通 二 矿 一 般 以 煤 层 作 为 上 解 放层 首 先 开 采 , 台 层 为 具 有 煤 与 瓦 斯 突 出危 险 的 薄 煤 层 , 平 均 煤 厚 仅 。 , 回 采工 作 面 空 间 狭 小 , 给 煤 和 瓦 斯 突 出 预 测 预报 和 防 突 措 施 的 实 施 带 来 了 极 大 困 难 , 给安 全 生 产 带 来 一 定 的 威 胁 。 因 此 , 研 究 切实 可 行 的 薄 煤 层 回 采 工 作 面 煤 和 瓦 斯 突 出预 测 预 报 方 法 是 我 矿 所 急 需 。
3、一 、 试 验 区 概 况试 验 区 选 择 在 西 工 作 面 , 该 面为 倾 斜 长 壁 采 煤 法 , 仰 斜 开 采 , 倾 角 , 倾 斜 长 , 采 场 宽 , 煤层 埋 深 左 右 。 采 用 一 型 爬 底板 割 煤 机 高 档 普 采 , 采 高 。 , 截 深, 单 体 液 压 支 柱 铰 接 顶 梁 支 护 顶 板 , 全 陷法 管 理 顶 板 , 最 大 控 顶 距 , 最 小 控顶 距 幼 , 净 高 。 煤 层 直 接 顶 为左 右 的 泥 岩 随 采 随 落 , 老 顶 为左 右 的 硅 质 灰 岩 , 直 接 底 为 粘 土 泥 岩 。矿 井 层 次 突 出
4、均 发 生 在 试 验 区域 及 其 附 近 区 域 , 最 大 突 出 强 度 , 平均 突 出 强 度 为 。 层 历 次 突 出 如 表所 示 。对 燕 层 次 突 出 的 分 析 , 有 以 下 规律 非 层 的 动 力 现 象 以 压 出 为 主 , 占肠 回 采 突 出 前 的 作 业 都 是 割 煤 ,掘 进 突 出 前 的 作 业 都 是 放 炮 多 次 突 出是 从 软 分 层 中 首 先 发 生 , 硬 分 层 一 般 不 首先 发 动 突 出 有 时 只 是 沿 软 分 层 突 出 , 上硬 分 层 仅 弯 曲 沉 突 出 多 发 生 在 地 质构 造 带 和 煤 层 厚
5、 度 特 别 是 软 分 层 厚 度变 化 异 常 带 , 突 出 时 软 分 层 平 均 厚 度, 最 小 厚 度 为 。 。层 的 软 分 层 处 于 煤 层 中 部 , 光 泽暗 淡 , 强 度 低 , 赋 存 极 不 稳 定 , 最 厚, 最 薄 。二 、 预 测 预 报 方 法 及 参 数 指 标 的 考 察、 软 分 层 厚 度 变 化 的 考 察由 于 煤 层 中 存 在 着 软 分 层 , 其 机 械强 度 低 , 是 突 出 的 突 破 点 , 软 分 层 越 厚 ,煤 的 突 出 危 险 性 就 越 大 。 在 试 验 过 程 中 ,对 层 进 行 了 全 层 、 自 然
6、分 层 煤 样 的 瓦 斯放 散 初 速 度 、 硬 度 系 数 值 、 比 表面 积 、 综 合 指 标 值 二 尸的 测 试 , 测 试 结 果 如 表 所 示在 工 作 面 定 点 打 中 钻 孔 、 孔 深, 在 打 孔 深 度 达 以 后 撼 隔测 一 次 钻 屑 量 , 每 次 打 孔 前 都 记 录 开 孔聋 、 煤 层 两 次 突 出 情 况 表预序 号 点突 出 前作 业软 分 层 厚 突 出 煤 量类 别 备揭 煤 层沿 软 分 层 突 出沿 软 分 层 突 出以材 料 上 山东 回 风 巷轨 道 巷运 输 巷西 回 风 巷运 输 巷日 运 输 巷, 东 回 风 巷了 。
7、东 回 风 巷西 工 作 面。 东 工 作 面西 工 作 面西 工 作 面西 工 作 面炮 一沿 软 分 层 压 出放 一一一一一。煤 软煤 软煤 软煤 软 喷 孔煤 软 喷 孔煤 软 喷 孔煤 软 喷 孔煤 炮煤 炮瓦 斯 超 限煤 软 片 帮片 帮 喷 孔煤 炮 喷 孔 一出出出出出出出出出出出出出出突突压压压压压压压压压任压任泡包包包包包泡泡泡煤煤煤煤煤放放放放放放放油协害舍御害害导卜尸一匕七、夕 州少层 煤 样 测 试 分 析 结 果 表一 。一 一 弘 叮匕 一 一 厂祥 漫 莽 , 嘻 件 气推 进 魔 处 软 煤 分 层 厚 度 和 最 大 钻 屑 量 并 作 成 图。 每 推
8、进 进 行 一 次 测 定 , 汇 总 如表 所 示 。图 钻 屑 量 与 软 分 层 厚 度 变 化 直 方 图软 分 层 厚 度 与 钻 屑 最 对 照 表软 分 层 次 数厚 度 一 一一 次。, 。 。 、 。笋 。 与 一。 工 比 较量 大 竺例 欲平 均 钻了 量 喷 孔 现 象次 占 , 。次 占 一工 一 一 。 了 。从 图 和 表 中 可 以 看 出 钻 屑 量 受软 分 层 厚 度 的 影 响 十 分 明 显 , 当 软 分 层 厚度 达 到 或 超 过 几 时 , 钻 屑 量 有 明 显 增加 。 从 表 中 还 可 以 分 析 看 出 , 吞 层 历 次夹 出 时
9、软 分 层 厚 度 都 超 过 , 突 出 时平 均 软 分 层 厚 度 为 。 , 最 小 为 。 因 此 , 在 试 验 区 选 用 软 分 层 厚 度 的 变化 作 为 预 测 预 报 的 敏 感 指 标 是 可 行 的 , 其临 界 值 为、 采 场 应 力 状 态 的 考 察哪卿在 试 验 期 间 采 用 钻 孔 钻 屑 量 的 变 化 预测 采 场 应 力 状 态 。 钻 屑 量 的 增 加 有 三 种 原因 一 是 煤 的 力 学 性 质 降 低 , 钻 孔 壁 易 破碎 二 是 瓦 斯 压 力 梯 度 增 加 , 但 该 项 增 加的 钻 屑 量 不 大 三 是 采 场 应 力
10、 的 增 加 。 打通 二 矿 了 层 正 常 钻 屑 量 值 为 酬 。在 试 验 区 定 点 打 中 钻 孔 , 孔 深, 每 钻 进 测 一 次 钻 屑 量 , 侮 次 打孔 箭 记 录 软 煤 分 层 厚 度 , 再 将 上 述 数 据 作成 图 此 间 煤 厚 。钻 屑 量 测 定 表薰 份 妙 除 笋 次 占 一 一一 些 些 一 三 ,叁 当 竺 竺 旦 竺 竺 生 ” 与 比 较 十 “ 。 、 、曰 一 爪 一 七月 侧由 上 述 图 表 分 析 可 以 认 为 在 试 验 区用 钻 屑 量 预 测 预 报 突 出 危 险 性 是 敏 感 的 ,采 用 孔 深 钻 屑 量 的
11、 临 界 值 为是 合 适 的 。 例 如 二 。 年 月 日 实 测钻 屑 量 为 盯 由 于 防 突 措 施 不力 , 割 煤 时 发 生 了 压 出 年 月 日未 采 取 消 突 措 施 割 煤 时 发 生 压 出 , 压 出后 在 压 出 点 附 近 测 得 钻 屑 量 为 ,。、 瓦 斯 参 数 的 考 察钻 孔 喷 孔 与 突 出 关 系 的 考 察 与分 析 。 煤 层 中 的 钻 孔 喷 孔 实 质 上 是 钻 孔 内小 型 的 煤 和 瓦 斯 突 出 , 只 要 有 喷 孔 现 象 的发 生 , 就 说 明 煤 体 具 有 一 定 的 突 出 危 险 性 。在 试 验 中 共
12、 测 得 次 喷 孔 , 其 中 月 日在 采 面 距 机 巷 不 处 打 孔 时 喷 出物 达 。 远 , 但 未 采 取 防 突 措 施 , 其 后在 由 机 巷 向 风 巷 钊 煤 至 处 时 发 生 了的 压 之 泛 月 。 卜 儿 纽 出 前 的 预 测 也 有 喷 孔现 象 , 从 表 中 也 可 以 看 出 , 大 多 数 突 出前 都 有 喷 孔 现 象 的 发 生 。 在 后 来 的 预 测 过程 中 , 凡 是 发 耳 了 喷 孔 现 象 后 均 采 取 了 防突 措 施 , 均 未 再 发 生 过 突 出 用 喷 孔 现 象作 为 顶 测 预 报 方 法 直 现 、 有
13、效 。钻 屑 瓦 斯 解 吸 特 征 值 的 考察 与 分 析 。 在 试 验 中 采 用 瓦 斯 突 出顶 测 预 报 仪 测 定 值 , 孔 径 妇 , 孔 深 了, 布 孔 于 软 分 层 中 , 每 钻 进 测 一 次值 和 钻 屑 量 。 年 月 日 、 月 日 共进 行 了 次 测 定 测 得 有 效 值 个言瑞 召 职姚攀吕 一 名 日 一 乐。勺划睡迪电娜图 钻 屑 量 沿 孔 深 变 化 直 方 图从 图 中 可 以 看 出 , 在 试 验 区 内 采 场应 力 集 中 不 明 显 。 分 析 原 因 是 一 是 采 面采 用 高 档 普 采 , 割 煤 速 度 在 以下 ,
14、 两 刀 煤 之 间 间 隔 小 时 以 上 , 一 昼 夜 割煤 在 刀 以 内 , 回 柱 为 单 独 的 工 序 采 面 推进 速 度 均 匀 月 进 、 , 采 随 给 采 场应 力 缓 慢 均 匀 地 向 煤 壁 前 方 推 移 创 造 了 条件 二 是 采 高 仅 。 , 直 接 顶 随 采 随 落 较充 分 , 老 顶 来 压 不 明 显 三 是 护 层 除 局 部有 软 分 层 外 , 其 余 为 硬 分 层 , 硬 分 层 中 钻孔 的 钻 屑 量 对 于 试 验 区 的 采 场 应 力 反 应 不甚 敏 感 。 通 过 对 图 、 图 及 表 的 对 比分 析 可 得 出
15、试 验 区 内 钻 孔 钻 屑 量 的 变 化与 软 分 层 厚 度 的 关 系 十 分 密 切 试 验 区 采场 应 力 集 中 不 明 显 , 对 钻 屑 量 变 化 的 影 响较 小 在 同 等 采 场 应 力 条 件 下 , 软 分 层 越厚 、 钻 屑 量 越 大 , 同 时 伴 随 有 喷 孔 现 象 。钻 屑 量 测 定 结 果 如 表 所 示 。测 定 结 果 如 表 。 最 大 工 值 为 卜 拍, 值 测 试 结 果 表钻 孔 瓦 斯 涌 出 初 速 度值 有 效 个 数 占 总 数表钻 屑 盆邸。 工 。一一一。在 次 测 试 中 均 无 任 何 突 出 预 兆 的 发生
16、 , 钻 屑 量 一 般 为 。 , 软 分 层 厚度 不 足 。 。 通 过 测 试 动 态 图 分 析 ,值 沿 钻 孔 深 度 的 分 布 无 明 显 规 律 , ,值 普 遍 偏 大 , 即 使 值 较 大 的 地 方 也 未发 生 任 何 异 常 现 象 。 分 析 原 因 主 要 是 由于 受 作 业 场 所 空 间 的 限 制 , 打 深 孔 过程 中 电 煤 钻 经 常 上 下 左 右 摆 动 造 成 同 一钻 孔 穿 过 不 同 结 构 的 煤 分 层 , 取 的 煤 样 代表 性 不 强 , 使 值 与 孔 深 之 间 无 明 显 规律 次 测 试 中 软 分 层 厚 度 不 足 ,所 以 即 使 是 值 较 大 , 也 无 任 何 异 常 现象 发 生 。 基 于 上 述 分 析 , 又 由 于 采 场 时间 、 空 间 条 件 限 制 测 值 困 难 , 仪 器易 损 坏 , 打 深 孔 困 难 , 施 工 时 间 长 , 操
