突出煤层快速掘进防突措施的运用

向龙江(水城矿业集团有限贵任公司汪家寨煤矿,贵州六盘水553009)

摘要:分析了汪家寨煤矿煤巷掘进工作面防突措施的优缺点,研究了水力冲刷防突措施的防突机理,在地质条件复杂地区采取水力冲刷综合防突措施进行试验,取得了明显的防突效果,提高了掘进速度,经济
和社会效益十分显著.
关健词:水力冲刷;煤与瓦斯突出;防突措施;快速掘进
中图分类号二TD713文献标识码:B文章编号:1005-2798(2004)02-0047-02
52 m明提高到104 m用以上,有效防止了煤与瓦斯突出,保证了安全,实现了煤巷快速掘进,从而保证了工作面的正常接续,经济和社会效益十分显著.在2003年施工的41101运输巷采取不同措施的进度情况,见表to

裹1 41101运输巷采取不同防突措施月进度

煤矿地下采掘中,在很短时间内,从煤(岩)壁内部向采掘工作面空间突然喷出大量煤(岩)和瓦斯的现象,称为煤与瓦斯突出(以下简称突出).它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象,它不仅严重威胁着煤矿安全生产,而且制约着矿井生产能力
的发挥.
煤与瓦斯突出机理与地应力,埋深,煤层赋存条件,地质构造,煤层本身的内部结构,物理力学性质,瓦斯地质等综合因素有关.根据国内许多煤矿的突出情况分析,突出前无明显预兆.而且时间很短,多发生在煤巷掘进过程中.为了有效地防治煤与瓦斯突出,应用超前排放钻孔,浅孔松动爆破,深孔控制爆破,预抽瓦斯以及上述措施与边抽边掘相结合的综合防突措施等,都得到了一定的效果,使瓦斯突出次数减少,但煤巷掘进速度缓慢,汪家寨煤矿平均月进度为50-60 m,影响了采掘接替.究其原因,超前排放钻孔长度一般为10一25 m,需要专用钻机施工,并且随着工作面往前掘进,钻孔变形坍塌堵死,影响了瓦斯排放,效检超标率高,补充措施频繁;深孔松动爆破措施一般适用于突出危险性软弱的掘进工作面,当装药深度较浅时,形成抛渣爆破,容易诱导突出;深孔控制爆破装药工艺比较复杂,难以在现场广泛应用;预抽瓦斯措施需用较长的抽放时间,仅适用于具备多个工作面轮替作业的条件.因此,迫切需要采取新的防突措施,提高煤巷掘速度.

汪家寨煤矿针对矿井煤层赋存特征和瓦斯赋存条件,采取水力冲刷和边抽边掘相结合的防突措施,在平铜井41101运输巷进行试验,掘进速度由月份4 5 6 7 8进度入防突措施58 56 58 48 42排放钻孔十边抽边掘水力冲刷十边抽边1水力冲刷综合防突措施防突机理水力冲刷综合防突措施的实质是边抽边掘钻孔抽放截流预掘巷道两侧煤体瓦斯,以水力冲刷为动力对工作面正前方未卸压的煤体进行卸压和排放瓦斯的一种主动措施.水力冲刷是利用钻机打出钻孔后,再利用注水管向钻孔内注人高压水,冲出煤炭和瓦斯,造成煤体卸压,排放瓦斯.其主要作用机理:

一是高压水动力造成煤体疏松,应用集中系数减小,卸压带宽度加大,降低突出的可能性;

二是高压水使煤体破裂,产生大量的裂隙,同时冲出煤炭和瓦斯,从而使游离瓦斯释放,瓦斯压力降低;

三是高压水注人煤体,使煤体充分湿润,力学性质改变,弹性模数降低,增强煤体的塑性,应力分布变得均匀,煤的弹性能变得缓慢.因此,水力冲刷综合防突措施,就是通过选择合适的注水压力,合理布孔使工作面前方一定范围得到措施控制,应力分布发生根本变化,以消除和降低掘进工作面的突出危险性.

2试验地点概况
试验地点在铜井41101运输巷,煤层厚度6.5--9 m,煤层倾角8一120,煤层直接顶为粉砂岩,底板为粘土岩,煤层普氏系数f掘进,采用锚杆+锚索联合支护,采用手镐掘进,煤层瓦斯含量为13.72一16耐/t,掘进期间采用排放钻孔和瓦斯抽放相结合的综合防突措施,防突措施效果检验方法为钻屑解吸指标法,正常月进度52 m左右,曾多次效检超标.

3防突技术措施
3.1防突措施钻孔布!
在巷道掘进期间,每隔som在巷道两面三帮各掘一个抽放钻场,钻场规格为:宽x高x深二3 mx2.4 mx 4 m.每个钻场布置4个抽放钻孔,钻深55 m,孔径为108 mm,然后接管抽放.掘进巷道断面内布置,见图to突措施,效检无突出危险性时,留5m效检超前距离,采用手镐掘进作业.

4综合防突措施防突效果考察
4.1防突效检指标考察
统计采取水力冲刷综合防突措施后的效检指标与同巷道以前采取的超前排放钻孔综合防突措施时的效检指标进行对比,见表20

衰2两种防突措施效检指标对比
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水力冲刷与
纂砷抽放相0.26 2.5'109"
-一.一结合

超前排放钻

孔与瓦斯抽0.86 4.6 5 58 52

放相结合
1一巷道;2一钻场;3一超前抽放钻孔,孔径108 mm,孔深55 m;

4一抽放管;5一水力冲刷孔,孔径115 mm,孔深30 m

图1掘进巷道断面内布置

3.2水力冲刷参数
根据试验地点煤层应力,硬度以及软分层情况,选择MYZ-150型钻机打孔,XRB280X200型乳化液泵供水,冲孔水压10一12 MPa,冲刷水量为60 L/min,冲孔速度0. 5 m/min,用5m长的3时套管封孔,用带喷咀的1.5时铁管插人钻孔内冲刷煤体,冲刷后的孔径要求大于300 mm.

3.3防突措施效果检验
防突措施效果检验方法采用钻屑解指标法.临界指标:瓦斯解指标K1值为0. 4 mL/(g. min-1)或钻屑量S二为6掩/m,效检钻孔布置3个,孔径为42 mm,孔深为10 m,当效检指标低于临界值时,允许掘进5m保证有5m的安全距离,当效检指标超过临界值时,则认为有突出危险性,必须补充防突措
施.
3.4补充防突措施
当效检有突出危险性时,执行密集排放钻孔防

4.2一巷道掘进速度
采用水力冲刷防突措施与超前排放钻孔综合防突措施相比,显著增强了防突措施的有效性,简化了措施的工艺,缩短了措施的执行时间,提高了掘进速度,掘进速度由52 m用提高到100 m明以上,同时降低了掘进成本,有效地防止了煤与瓦斯突出,保证
了掘进安全.
5结论
(1)水力冲刷综合防突措施改善了工作面前方煤体应力分布和瓦斯赋存状况,措施工艺简单,实施快捷,可有效消除工作面突出危险性,防突效果显著.
(2)效检超标情况明显降低,大大减少了重复采取防突措施次数,缩短了实施防突措施时间,提高了掘进速度,级解了采掘接替紧张局面,经济和社会效益十分显著.
参考文献
川煤炭工业部.防治煤与瓦斯突申细则〔M].北京:煤炭
工业出版社,1995.
【幻煤炭工业部煤矿瓦斯综合治理技术手册〔M].吉林:
吉林音像出版社,2003.
作者简介:向龙江(1974一),男,贵州黔西人,助理工程师,从事煤矿技术工作.