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煤与瓦斯突出防治措施

煤与瓦斯突出防治措施 > 开采突出煤层时,必须采取综合防突措施。在采用防治突出措施时应优先选择区域性防治突出措施,如果不具备采取区域性防治突出措施的条件,必须采用局部防治突出措施。
(1)区域性防治突出措施
1)开采保护层
在突出矿井开采煤层群时,必须首先开采保护层。开采保护层后,在被保护层中受到保护的地区按无突出煤层进行采掘工作;在未受到保护的地区,必须采取防治突出措施。在开采保护层之前,选择保护层是一项关键工作,一般应首先选择无突出危险的煤层作为保护层。
①保护层与被保护层之间的有效垂距。
保护层与被保护层之间的有效垂距
煤层类别 最大有效垂距(m)
上保护层 下保护层
急倾斜煤层 <60 <80
缓倾斜和倾斜煤层 <50 <100
②正在开采的保护层工作面,必须超前于被保护层的掘进工作面,其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍,并不得小于30m。
③对停采的保护层采煤工作面,停采时间超过3个月且卸压比较充分时,该采煤工作面的始采线、采止线及煤柱对被保护层沿走向的保护范围可暂按卸压角56°-60°划定。
④保护层沿倾斜的保护范围,按卸压划定。
⑤矿井首次开采保护层时,必须进行保护层保护效果及范围的实际考察。开采保护层时,采空区内不得留有煤柱,特殊情况需要留有煤(岩)柱时,必须将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘工作面图上。开采厚度等于或小于0.5米的保护层时必须检验实际保护效果。
2)预抽煤层瓦斯
一个采煤工作面的瓦斯涌出量每分钟大于5m3 时,或一个掘进工作面每分钟大于3m3 ,采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应采取抽放瓦斯方法。“多打孔、多封闭、综合抽”是加强瓦斯抽放工作的方向。
瓦斯抽放方法有四类:开采层瓦斯抽放、临近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放、围岩瓦斯抽放。生产根据矿井煤层瓦斯赋存情况及矿井条件可采用不同的方法,有时在一个抽放瓦斯工作面同时采用两种以上方法进行瓦斯抽放,即综合抽放瓦斯。
为提高抽放效果,可采用人为的卸压措施,如水力割封、水力压裂、松动爆破和深孔控制卸压爆破等。
(2)石门和其他岩巷揭煤防治突出措施(局部防治突出措施)
1)石门揭穿突出煤层的工作顺序
①探明石门(或揭煤巷道)工作面和煤层的相对位置;
②在揭煤地点测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性;
③预测有突出危险时,采取防治突出措施;
④实施防突措施效果检验;
⑤用远距离放炮或震动放炮揭开或穿过煤层;
⑥在巷道与煤层连接处加强支护;
⑦穿透煤层进入顶(底)板岩石。
2)石门揭穿突出煤层的设计要求
①突出预测方法及预测钻孔布置、控制突出煤层层位和测定煤层瓦斯压力的钻孔布置;
②建立安全可靠的独立通风系统,并加强控制
> 通风风流设施的措施。在建井初期矿井尚未构成全风压通风时,在石门揭穿突出煤层的全部作业过程中,与此石门有关的其他工作面都必须停止工作。放震动炮揭穿突出煤层时,与此石门通风系统有关地点的全部人员必须撤至地面,井下全部断电,井口附近地面20米范围内严禁有任何火源;
③揭穿突出煤层的防治突出措施;
④准确确定安全岩柱厚度的措施;
⑤安全保护措施。
3)石门揭穿突出煤层前的主要探测内容
①石门揭穿突出煤层前,必须打钻控制煤层层位、测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面的突出危险性。前探钻孔布置方式见图3—1。
②在石门工作面掘至距煤层10m(垂距)之前,至少打两个穿透煤层全厚且进入顶(底)板不小于0.5 m的前探钻孔。地质构造复杂、岩石破碎的区域,石门工作面掘至距煤层20m(垂距)之前,必须在石门四周轮廓线外5m范围内布置一定数量的前探钻孔,以保证能确切地掌握煤层厚度、倾角的变化、地质构造和瓦斯情况等 。
③在石门工作面距煤层5m(垂距)以外,至少打两个穿透煤层全厚的测压(预测)钻孔,测定煤层瓦斯压力、煤的瓦斯放散初速度与坚固性系数或钻屑瓦斯解析指标等。为准确得到煤层原始瓦斯压力值,侧压孔应布置在岩层比较完整的地方,侧压孔与前探测孔不能共用时,两者见煤点之间的间距不得小于5m。在近距离煤层群中,层间距小于5米或层间岩石破碎时,应测定各煤层的综合压力。
④为了防止误穿煤层,在石门工作面距煤层垂距5米时,应在石门工作面顶(底)部两侧补打3个小直径(42mm)超前钻孔,其超前距不得小于2m。当岩巷距突出煤层垂距不足5米且大于2米时,为了防治岩巷误穿突出煤层,必须及时采取探测措施,确定突出煤层层位,保证岩柱厚度不小于2米(垂距)。
⑤石门掘进工作面与煤层之间必须保持一定厚度的岩柱。岩柱的尺寸应根据防治突出的措施要求、岩石的性质、煤层倾角等确定。采用震动放炮措施时,石门掘进工作面距煤层的最小垂距是:急倾斜煤层2m、缓斜和倾斜煤层1.5m,如果岩石松软、破碎,还应适当的增加垂距。
(3) 揭穿突出煤层的措施
石门揭穿突出煤层前,当预测为突出危险工作面时,必须采取防突措施,经效果检验有效后可用远距离放炮或震动放炮揭穿煤层;若检验无效,应采取补充措施,经效果检验有效后用远距离放炮或震动放炮揭穿煤层。当预测为无突出危险时,可不采取防突措施,但必须采用震动放炮揭穿煤层。当石门揭穿厚度小于0.3m的突出煤层时,可直接用震动放炮揭穿煤层。
①预抽瓦斯措施。在石门揭煤时,利用预抽瓦斯措施,要选择煤层透气性较好并有足够的抽放时间(一般不小于3个月)的巷道;抽放钻孔布置到石门周界外3m~5m的煤层内,抽放钻孔的直径为75mm~100mm,钻孔孔底间距一般为2m~3m;在抽放钻孔控制范围内,如预测指标降到突出临界值以下,认为防突措施有效。
②水力冲孔措施。当打钻时具有自喷(喷煤、喷瓦斯)现象,可采用水力冲孔措施进行石门揭煤。水力冲孔的水压视煤层的软硬程度而定,一般是3~5MPa。钻孔应布置到石门周界外3m~5m的煤层内,冲孔顺序一般是先冲对角孔再冲边上孔,最后冲中间孔。石门冲出的总煤量不得少于煤层厚度20倍的煤量,如冲出的煤量较少时,应在该孔周围补孔。
③排放钻孔措施。当煤层透气性较好并有足够的排放时间时,可采用钻孔排放措施。钻孔应布置到石门周界外3m~5m的煤层内,排放钻孔的直径为75mm~100mm,钻孔间距根据实测的有效半径而定,一般孔底间距不大于2m;在排放钻孔的控制范围内,如果预测指标达到降到突出临界值以下时措施采有效。对于缓倾斜厚煤层,当钻孔不能一次打穿煤层全厚时,可采取分段打钻,但
> 第一次打钻钻孔穿煤长度不得小于15m,进入煤层掘进时,必须留有5m的最小超前距离(掘进到煤层顶底板时补在此限)。下一次的排放钻孔参数应与第一次相同。
④金属骨架措施。金属骨架措施主要用于石门与煤层层面交角较大或具有软煤和软围岩的薄及中厚突出煤层。在石门上部和侧周边外0.5m~1.0m的范围内布置骨架孔;骨架钻孔穿过煤层并进入煤层顶底板至少0.5m,钻孔间距不得大于0.3m,对于软煤要架两排金属骨架,钻孔间距应小于0.2m。骨架材料可选用8kg/m的钢轨、轨型或直径不小于50mm的钢管,其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入喧内。揭开煤层后,严禁拆除金属骨架,而且金属骨架防治突出措施应与抽放瓦斯、水力冲孔或排放钻孔等措施配合使用。
(3)采掘工作面防治突出措施
1)煤巷掘进工作面防治突出措施
在突出危险煤层中掘进平巷时,应采用超前钻孔、松动爆破,前探支架、水力冲孔或其它经试验证实有效的防治突出措施。在第一次执行上述措施或无措施超前距时,必须采用浅孔排放或其它防治突出措施,在工作面前方形成5m的执行措施的安全屏障后,方可进入正常防突措施施工,确保执行措施的安全。
①超前钻孔措施。采用超前钻孔作为防突措施时要求在煤层透气性较好、煤质较硬的突出的煤层中,超前钻孔直径应根据煤层赋存条件和突出情况确定,一般为75mm~120mm,地质条件变化剧烈地带也可采用直径42mm的钻孔。钻孔超前于掘进工作面的距离不得小于5m;若超前钻孔直径超过120mm,必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施;钻孔应尽量布置在煤层的软分层中,超前钻孔的控制范围,应控制到航道断面轮廓线外2m~4m(包括巷道断面内的煤层),超前钻孔数应根据钻孔的有效排放半径确定。钻孔的有效排放半径必须实测确定,煤层赋存状态发生变化时,应及时探明情况,再重新确定超前钻孔的参数。必须对超前钻孔进行效果检验,若措施无效,必须补打钻孔或采取其他补充措施。超前钻孔施工前应加强工作面支护,打好迎面支架,备好工作面。
②深孔松动爆破措施。深孔松动爆破措施适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。深孔松动爆破的直径为42mm,孔深不得小于8m。深孔松动爆破应控制到巷道轮廓线外1.5m~2m的范围。 孔数应根据松动爆破有效半径确定,采用深孔松动爆破防突措施,在掘进时必须留有不小于5m的超前距。孔深松动爆破的有效影响半径应进行实测,深孔松动爆破孔德装药长度为孔长减去5.5m~6m,每个药卷(特制药卷)长度为1m,每个药卷装入一个雷管。装药必须装到孔底。装药后,应装入不小于0.4m的水炮泥,水炮泥外侧还应充填长度不小于2m的封口炮泥,在装药和充填炮泥时,应防止折断电雷管的脚线。深孔松动爆破后,必须按照规定进行措施效果检验。如果措施无效,必须采取补救措施。深孔松动爆破时,必须执行撤人、停电、设警戒、远距离放炮、反向风门等安全措施。
在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施要求实施时,必须打钻孔查明煤层赋存条件,然后采用直径为42mm~75mm的钻孔进行排放。经措施效果检验有效后,方可采取安全防护措施施工。
③水力冲孔措施。水力冲孔适用于有自喷现象的严重突出危险煤层。在厚度3m左右和小于3m的突出煤层,按扇形布置3个孔,在地质构造破坏带或煤层较厚时,应适当增加孔数,孔底间距控制在5m左右,空深通常为20m~25m,冲孔钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m,冲孔孔道应沿软分层前进。冲孔前掘进工作面必须架设迎面支架,并用木板和立柱背紧背牢,对冲孔地点的巷道支架必须检查和加固。冲孔后和交接班前都必须退出钻杆,并将导管内的煤冲洗出来,防止煤、水、瓦斯突然喷出
> 伤人。冲孔后必须进行效果检验,经检验有效后反客采取安全措施施工。若措施无效,不惜采取补充措施。
④前探支架可用于松软煤层的平巷工作面,以防止工作面顶部悬煤垮落而造成突出(倾出)。前探支架一般是向工作面前方打钻孔,孔内插入钢管或钢轨,其长度可按两次掘进长度再夹0.5m确定,每掘进一次,打一排钻孔,形成两排钻孔交替前进,钻孔间距为0.2m~0.3m。
⑤在突出煤层中掘进上山时,应采取超前钻孔、松动爆破、掩护挡板或其他保证作业人员安全的防护措施。若是急倾斜煤层,可采用双上山或伪倾斜上山等掘进方式,并应加强支护。当采用大直径钻孔(直径300mm以上)时,应一次打透上部平巷;如果不能一次打透,应先将已经打好钻孔的部分刷大到规定的断面,加强支护,然后继续打钻。当煤质较软(f<0.3)或受设备的限制时,可打直径75mm~120mm的超前钻孔;也可采用双上山掘进,在两个上山之间应开联络横贯,横贯间距不得小于10m,上山和横贯只准一个工作面作业。突出煤层上山掘进工作面同上部平巷贯通前,上部平巷必须超过贯通位置,其超前距不得小于5m,并采用抗静电的硬质风筒通风,应采用浅炮眼远距离全断面一次爆破。
2)采煤工作面防治突出措施
①《细则》要求当急倾斜突出煤层厚度大于0.8m时,应优先采用倾斜正台阶或掩护支架采煤法。
②急倾斜突出煤层倒台阶采煤工作面,各个台阶高度应尽量大,台阶宽度应尽量缩小,每个台阶的脚底应必须背紧背严,落煤后必须及时紧贴煤壁支护;必须及时维修突出煤层采煤工作面进、回风道,保持风流畅通。在突出煤层中,不得使用综合机械化放顶煤采煤法,特殊情况下必须制定安全技术措施。
③开采有突出危险性的急倾斜厚煤层时,可利用上分层或上阶段开采后造成的卸压作用保护下分层或下阶段,但必须掌握上分层或上阶段的卸压范围,以确定其保护范围,使下分层或下阶段的采掘工作面布置在这个保护范围内。
④有突出危险的采煤工作面可采用松动爆破、注水湿润煤体、超前钻孔、预抽瓦斯等防治突出措施,并尽量采用刨煤机或浅截深采煤机采煤。采煤工作面的松动爆破防突措施适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。松动爆破孔沿采煤工作面每隔2m~3m打一个,孔深不得小于3m,炮泥封孔长度不得小于1m。措施实施后,必须经措施效果检验有效,方可进行采煤。采用松动爆破的防突措施的超前距离不得小2m。采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施适用于煤质较硬的突出煤层。注水孔沿工作面每隔2m~3m打一个,孔深不得小于3.0m,向煤体注水压力不得低于8Mpa。发现水由煤壁或相邻注水钻孔流出来时,即可停止注水。注水后必须经措施效果检验有效后,方可进行采煤。注水孔超前工作面
关键词:防治措施瓦斯
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