《突出煤层巷道掘进技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《突出煤层巷道掘进技术（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 突出煤层巷道掘进防突技术 王建湘： 教授级高级工程师国家安全生产专（AQZJ041012）电话：13989206111一、突出煤层巷道掘进技术 根据统计，突出发生的频率和强度都属掘进工作面 最大，认识突出的危害和突出高发地点，对我们现场提 高警惕，强化防治突出措施是很有帮助的。 1、煤与瓦斯突出的危害 煤矿瓦斯灾害中,尤以煤与瓦斯突出对矿井的破坏 最为严重。由于煤与瓦斯突出能在瞬间向采掘工作面的 空间喷出大量煤炭与瓦斯流，不仅会严重摧毁巷道和设 施，毁坏通风系统，而且会使附近区域的井巷全部充满 瓦斯与煤粉，造成瓦斯窒息以至煤流埋人，甚至还会造 成煤尘与瓦斯爆炸等严重后果。 据统计，2008年
2、全国煤矿重特大瓦斯事故18起，死 亡352人，其中突出事故10起，死亡172人，事故起数 和死亡人数分别占55.6%，48.9%。2008年，四川省煤 矿发生的两起死亡10人以上的事故均是由于煤与瓦斯 突出所造成。在重特大瓦斯事故中，煤与瓦斯突出已成 为第一杀手。 2、防治煤与瓦斯突出的重要性 然而煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象， 迄今为止对各种地质、开采条件下突出的规律还未完全掌 握，尚难完全避免煤与瓦斯突出事故的发生。因此，致力 于煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象产生的机制、预测预 报、防治措施以及灾害处理与控制理论和方法的研究就显 得十分重要。 而现场每个职工必须对煤与瓦斯突
3、出的规律、突出前的 预兆都有所认识，并掌握突出危险性的预测方法、防治突 出的措施以及安全防护措施，确保矿井的安全生产。这就 是我们煤矿企业应达到的目的。 煤与瓦斯突出理论上的研究是科研院校的事，而煤矿 现场只要严格执行两个“四位一体”的防突措施，在采掘生产 过程中如何抓好防治突出措施和安全防护措施的落实，把 住安全生产最后一道关口，确保矿井职工的生命安全，这 就是我们煤矿企业义不容辞的责任。二、煤与瓦斯突出机理 1、学习认识的目的 有的人学习知识、掌握知识，是用于增加平常“吹牛”的 资本，喜欢卖弄知识，故弄玄虚，善于把简单的问题复杂化 ！ 而我们学习目的在于认识和掌握煤与瓦斯突出的机理， 而认
4、识的目的又在于应用突出的机理，正确地指导我们制定 切合现场实际的防治煤与瓦斯突出的措施。 2、煤与瓦斯突出的机理 1）、应力因素 铅垂应力。即岩石自重，它受控于该地点距地表的垂 直深度；埋藏深度越大，铅垂应力越大。 水平应力。通常是指构造应力，它受控于地质构造的 影响；由于地壳的运动，促使沉积层受到挤压变形，形成褶 皱或断层。所以，在褶皱或断层附近有构造应力或叫水平应 力。 采掘附加应力。人们进行采掘作业时破坏了原始应力 状态，在工作面附近形成了“卸压区、增压区（应力集中区 ）、正常压力区”。 应力越大突出的可能性和危险性越大，突出的强度也越 大。 2）、瓦斯因素 瓦斯是发生煤与瓦斯突出的又一
5、个不可缺少的因素。它 的作用是利用瓦斯压力梯度破碎煤体和由煤中快速解吸 瓦斯形成的强大瓦斯气流，将破碎的煤炭抛出突出工作 面。瓦斯成为搬运破碎煤体主要动力的载体，其搬运的 距离取决于所形成的瓦斯气流的强度。 3）、煤的物理力学性质 煤的物理性质是指煤对瓦斯的吸附能力和解吸速度，而 力学性质是指煤体的强度。煤体的力学性质较弱时，煤 层受力容易破坏；而高瓦斯含量的煤层除能利用瓦斯压 力梯度破碎煤层外，还能快速地解吸出瓦斯，在短时间 内能形成强大的瓦斯气流，为搬运破碎的煤提供巨大的 动力。因而煤层这种物理力学性质是突出不可缺少的因 素之一。三、煤与瓦斯突出规律及突出预兆 1、煤与瓦斯突出规律 开采深
6、度增加（埋深越大），突出危险性 增大； 突出多发生在地质构造带； 煤体强度越小，突出危险性越大； 煤层赋存和煤体结构急剧变化带，容易发 生突出； 应力集中带容易发生突出； 外力冲击作用下容易发生突出； 埋深越大，透气性越差的区域，越容易发 生突出。2、煤与瓦斯突出预兆 煤层层理紊乱，煤质变软，色泽暗淡无光； 瓦斯忽大忽小，煤壁变冷； 卡钻、顶钻、夹钻、喷孔； 煤体或支架压力增大，煤壁外鼓，片帮掉渣 以及煤尘增大等。 要保证在突出煤层中采掘作业的安全，现场 的所有作业人员必须对以上煤与瓦斯突出的规 律和突出预兆有所认识。一旦发现采掘工作面 有以上叙述的突出预兆，就必须采取防治煤与 瓦斯突出的措施
7、，消除突出危险性后方可继续 作业。当突出预兆非常明显时，可以先撤出人 员，然后向调度室汇报，等待处理。四、掘进工作面开工前的一般要求1）突出煤层巷道掘进必须在区域防突措施的掩护下进行，为保证掘进工作面的安全生产，必须 严格执行防治煤与瓦斯突出程序管理和两个“四位 一体”综合防突措施。管理好每一个关键的工艺环节，杜绝煤与瓦斯突出事故的发生，促进矿井安全 生产。 2）掘进工作面防突程序管理。区域性危险性 预测区域措施选择区域措施施工区域防突措 施效果检验突出煤层掘进工作面防突专项设计 掘进作业规程编制掘进工作面投产验收掘进工 作面突出危险性预测或区域措施效果验证安全防 护措施。 3）煤层平巷施工前
8、的准备工作 （1）生产条件的准备。首先检查施工作业点的安全生产系统以及安全环境和条件，主要依据掘进工作面防突专项设计内容进行施工前的验收。验收主要内容：供电、供水、压风自救、瓦斯监控是否到位和正常使用，瓦斯抽采是否到位；通风系统是否独立、可靠 ，局部通风机安装位置合理，并实现“三转两闭锁”和双风机双电源以及自动切换功能；正反向风门安装位置与专项设计是否吻合，风门、逆止门等的质量是否符合规定；掘进施工所需要的各类图牌板是否齐全到位；掘进工作面开口点原有巷道的支护形式及巷道变形、围岩完好情况，开口前是否需要撤除支架或需要重新架设支架等。凡是与开工条件不相适应的应及时整改和完善，确保掘进工作面安全生
9、产基本条件符合规定，满足安全生产的需要。凡不具备安 全生产基本条件的坚决不允许投入生产或开工。 4）煤层巷道开口。煤层巷道掘进开口的地点大多在 石门中，由于在施工石门放炮时，石门周边受到放炮震动 ，必然产生松动圈，石门的支护体系将承受松动圈和顶板 离层后的矿山压力，同时石门顶部的矿山压力重新分布， 在石门顶部和两帮某一深度必然形成一个近似于“”型应 力集中条带。所以煤层巷道在石门开口必须注意两个方面 的问题： （1）支架巷道开口，在开口处拆除支架时，应有防止 石门冒顶和冒顶诱发煤与瓦斯突出的措施；拆除支架前应 先加固被拆支架前后两端的支架，并以前后已加固支架作 为基点，将待拆支架的顶部和待开口
10、巷道的对帮背接好， 防止拆除支架时发生偏帮和冒顶，诱发煤与瓦斯突出。 （2）煤层巷道开口前的030m范围内一般为应力集中 条带（见下图所示）。所以，要求先进行突出危险性预测 ，后施工开口炮眼，并且在应力集中的30m范围之内必须 连续预测。如果预测到应力集中条带有突出危险时，必须 采取防突措施消除突出危险后，方可开口作业或正常掘进 。根据芙蓉矿务局和安徽淮南的统计资料，凡是已 有巷道的两侧都有应力集中条带，应力集中条带的 宽度一般在030m范围之内。（3）预测预报及掘进施工。在整个突出煤层掘进过 程中都必须进行两个方面的预测预报和建立相应的 安全屏障：一是地质构造、煤层群开采矿井的煤层 层间距的
11、探测预报；二是工作面防突措施效果检验 或区域措施效果验证的预报；预测方法应按照防 治煤与瓦斯突出规定第74条执行；巷道两帮和 轴向必须建立厚度足够的移动安全屏障和安全屏障 控制机制，杜绝超采超掘。巷道掘进应采用浅眼多 循环作业方式、严格控制装药量，减小放炮震动效 应；防突措施瓦斯排放与掘进放炮应有一定的间隔 时间。 （4）安全防护。严禁空顶空帮作业，严格执行“一炮 三检制和三人连锁放炮制”，放炮前反向风门关闭 。撤人、断电范围，放炮的位置、距离，警戒范围 等必须在作业规程中明确规定。根据煤层赋存、层 节理发育、厚度、硬度系数、突出的可能性，可在 掘进头适当位置设置安全档栏等。五、掘进工作面突出
12、危险性预测预报 1、突出危险性预测（区域验证） 1）预测方法。采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危 险性，在掘进工作面向前方煤体至少施工3个直径42mm、 孔深810m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。 2）钻孔布置及指标测定。钻孔应尽可能布置在软分层中， 一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其 他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外24m处。 见下预测钻孔布置示意图。钻孔每钻进1m测定该1m段的 全部钻屑量S，每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标 K1值。 3）预测指标及突出信息收集。其临界指标暂采用K1为“0.5 （mL/g）”，钻屑量 S为“5.4 kg/m”。突出
13、信息收集要求： 煤层厚度、软煤分层厚度变化，煤层层节理变化，煤层软 硬程度变化，煤层瓦斯涌出浓度、涌出量的变化，钻屑量 的变化，钻屑温度、喷孔、卡钻、顶钻以及矿山压力显现 等情况。预测钻孔布置技术要求： 1、3个钻孔均匀布置在软煤分层中，中心孔与巷道中心一致 ，两帮孔孔底分别落到巷道轮廓线2.04.0m。 2、预测孔直径42mm，钻孔深度810m左右,中心孔“0”度， 两帮钻孔夹角55度左右即可。 2 、 预 测 报 告 单 的 填 写 3、突出危险性判定 防治煤与瓦斯突出规定第70条，要求实现 工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断 。为了提高掘进工作面突出危险性预测预报的 准确程度，应将
14、上述预测指标和要求收集的其 它突出信息综合分析评判。 一是实测得到的S、K1的所有测定值均小于临界 值，并且其它突出信息又未发现异常情况，则 该工作面预测为无突出危险工作面；如果S、K1 未超标，但，其它突出信息超标，如：有喷孔 、顶钻、瓦斯忽大忽小、煤层厚度明显增大、 煤层层节理紊乱、煤层变软光泽发暗、矿山压 力明显、偏帮、掉渣、煤体内有煤炮声等其中 任何一种现象时，均应预报为突出危险工作面 。六、局部防突措施 1、自然排放孔布置与施工。超前排放钻孔布置在煤层软分 层中，钻孔数量应根据断面大小、煤层厚度确定。采用钻机 打直径为 75 mm的钻孔施钻，钻孔深度最好应与掘进进 度匹配，排放钻孔的
15、控制范围为巷道断面前进方向的巷道轮 廓线两侧煤层内不少于5m。布孔顺序为平巷先上帮一侧、 后中孔、再下帮一侧，上山煤巷应先中孔、后两帮。当在施 工超前钻孔排放过程中出现喷孔现象时，则需停止施钻，测 定喷孔点与孔口的距离，如果喷孔点的距离大于5m，可以 待瓦斯浓度降至1.0 以下，方可恢复施钻，并减小钻进压 力慢速钻进，促使煤层瓦斯和瓦斯压力缓慢而均匀释放；如 果喷孔点与孔口的距离小于5m时，则不能继续钻进，应重 新施工下一个排放孔，总之要想办法人为的形成一道厚度不 小于5m的安全屏障。在现场施工人员必须将排放钻孔参数 和异常情况（孔深、倾角、方位角、开孔位置、钻屑量、钻 孔瓦斯涌出初速度、温差、有无卡钻、顶钻、煤炮声等）进 行详细收集、记录，并填写防突措施报告单。自然排放钻孔 布置图参照下图执行。2、严重突出煤层掘进工作面自然排放钻孔布置 1）掘进工作面采用6490mm的钻孔直径施工卸压排放孔，钻孔深度与 掘进循环进度匹配。但原则要求，每一个措施循环必须留有不少于5m的 安全屏障，钻孔控制巷道轮廓线外不少于5m。 2）排放半径一般不应大于0.75m，排放卸压的时间一般不小于4h。即排 放与掘进工作面放炮之间的时间不小于4h。3、一般突出危险性掘进工作面自然排放孔布置1)如果煤层较薄，突出危险性一般，可采用42mm直径的钻孔作为卸压排 放孔，钻孔数量为单排钻孔布置，排放
