突出煤层开采的瓦斯综合防治措施

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　　滴道煤矿立井二采区位于矿区主背斜的南翼，东起一、二采区采境线，西到二、三采区采境线，煤层系城子河煤系，设计生产能力为9万t/a。

　　采区有可采煤层12^#、17^#、18^#层，煤层厚度1.2～1.5m ，属薄煤层，煤层倾角21°～24°，12层与17层间距74m，12层与18层间距80m，采区自－160m水平发生第一次突出以来，至今已发生煤与瓦斯突出151次，其中，12层突出69次，占采区突出总数的45.7％，18层突出82次，占突出总数的54.3％，该采区预防煤与瓦斯突出的区域性主要措施是以开采保护层，首先开采18层作为上保护层，然后开采17层，最后开采突出比较严重的12层，近几年，17、18层已不开采，主要开采12层。属煤与瓦斯严重突出层。

　　二采区12层自1970年4月16日发生的第一次突出后，相继以发生突出69次，突出煤量为2 935t，瓦斯量60 933m³，平均煤量42.5t/次，瓦斯量883 m³/次，采煤工作面发生突出6次，掘进工作面发生突出63次。采区瓦斯涌出量较大，相对瓦斯涌出量43.6 m³/t，绝对瓦斯涌出量8.7 m³/min，从而给安全生产带来了较大的威胁，必须采取更加有效的防治措施加以解决，保证安全生产，提高产量和经济效益。

　　2 煤与瓦斯突出原因分析

　　2.1煤与瓦斯突出情况

　　随着开采深度的延深，地应力、瓦斯压力的增加，煤与瓦斯突出的强度和频率也随之增大，1990年以后采掘发生突出情况见表1～表4。

　　表1 二采12 ^#/右5片掘进大巷时突出情况

　　

序号

突出时间

突出煤量/t

突出瓦斯量/m³

1

1993-11-11 22:20

50

400

2

1996-10-30 12:20

15

150

合计

65

550

平均

32.5t/次

275m³/次

　　表2 二采12 ^#/右6片掘进大巷时突出情况

　　

序号

突出时间

突出煤量/t

突出瓦斯量/m³

1

1999-06-28 21:20

5

100

2

1999-09-21 19:00

40

4 000

3

1999-09-29 00:00

10

1 500

合计

55

5 600

平均

18.3t/次

1 866.7m³/次

　　表3 二采12 ^#/右5片采煤时突出情况

　

序号

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td="14286">突出时间

突出煤量/t

突出瓦斯量/m³

1

1997-05-05 7:50

107

1 125

2

1997-01-08 4:20

30

1 100

3

1997-07-28 1:45

13

288

4

1997-0-18 12:15

86

5 454

5

1998-11-09 22:15

137

1 500

6

1999-01-05 2:30

175

5 600

7

1999-02-20

410

5 300

合计

958

20 367

平均

136.9t/次

2 909.6m³/次

　　表4 二采12 ^#/右6片采煤时突出情况

　　

序号

突出时间

突出煤量/t

突出瓦斯量/m³

1

2000-08-21 22:00

10

350

合计

10

350

平均

10t/次

350m³/次

2.2 煤与瓦斯突出原因分析

（1）煤层瓦斯含量高。根据二采所测得的煤层瓦斯含量，4片为10 m³/t，5片为12.3 m³/t，6片为16.2 m³/t。

（2）煤层瓦斯压力大。二采4片见煤点处测得的煤层瓦斯压力为5.8MPa，是滴道矿煤层瓦斯压力测压史上得到的最大瓦斯压力，二采5片见煤点处测得的煤层瓦斯压力为4.0MPa，二采6片见煤点处测得的煤层瓦斯压力为4.0MPa，远远大于规程规定的0.74MPa。

（3）煤层突出指标参数值数偏大。对4、5、6片大巷掘进都采用了防突参数测试，其瓦斯放散初速度ΔP=10～14，煤的坚固性系数?＝0.23～0.25，综合指标参数K_b=43～56，都处于严重突出倾向区域，利用抚顺煤科

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td="14286">院生产的“四位一体”测试仪钻屑指标法测得的钻屑量S=10～10L/m，钻孔瓦斯涌出初速度q_m=10.7~12L/min，Δh₂=280 Pa,衰减系数C=2.4～2.5,也都远远大于突出指标临界值。

（4）软分煤层是突出的薄弱环节。12层煤层厚1.3～1.5m，其中软分层煤厚0.69～1.2m,根据煤的破环类型分类，其软分层煤属Ⅲ～V类强烈破坏煤，节理不清，呈鱼鳞片或土状，用手捻可成粉末，硬度较低，疏松，各种突出都发生在该分层。

（5）地应力集中。受F3、F4逆断层的影响，该区域在绞车道右部200m左右地应力集中，是突出的主要区域。

3 局部防突措施

（1）多排钻孔结合震动炮揭石门。6片在石门工作面掘至距离煤层垂距10m以外，打2个穿透煤层钻孔，并进行测煤层瓦斯压力。在5m以外处，共打排放钻孔21个计260m,孔径75mm。在距煤层1.5m处利用震动炮一次揭开石门。

（2）超前钻措施。6片煤层揭开后，大巷掘进就采取了超前钻措施，利用MAZ-200型钻机，NBB-250/40型千米泵，根据工作面的实际情况扇形布置钻孔4～8m，下帮保护范围2～4m，充分释放瓦斯4h后，允许掘进，保留5m余孔，再进行第二次打钻（见图1）。该大巷共打钻37次，打钻工程量3 129.6m，安全保护大巷掘送440m。

　　

　　

　　图1 超前钻孔布置图

（3）本煤层抽放。在6片大巷每隔25m布置1个钻场，每个钻场布3个孔，共布置了7个钻场21个孔，孔深40～60m，该钻孔第一可起到充分释放瓦斯的目的，第二封孔后可进行抽放。

（4）顶、底板瓦斯巷进行瓦斯抽放。5片在煤层的顶板20m处掘送了一条瓦斯巷，6片在煤层的底板15m处，掘送了一条瓦斯巷，并向12层打抽放钻孔18个，孔深为39.5～66m，总钻进工程量1 003.3m。

（5）工作面长钻孔措施。在采煤工作面沿走向打长钻孔，每隔2m一个孔，孔深6.2m，可回采2个循环，进度2m,保留5m的余孔，再重新打下循环长孔，直至回采完。

（6）局部抽放。将6片本层抽放钻孔、5片顶板瓦斯巷、6片底板瓦斯巷对接到YD-4型移式抽放泵进行抽放，每分钟可抽放出瓦斯1.0 m³，该3处共抽出瓦斯30万m³。

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