浅谈煤巷掘进中煤与瓦斯突出的预测和治理技术

浅谈煤巷掘进中煤与瓦斯突出的预测和治理技术

赵 斌

淮北矿业集团许疃煤矿，安徽亳州 233529

摘 要：本文分析了煤与瓦斯突出危险性预测技术、防突效果检验技术，以及防治煤与瓦斯突出的技术措施。

关键词：煤矿煤巷掘进；煤与瓦斯；防突技术

引言：在煤矿，煤与瓦斯突出则是一种极其复杂的动力现象，发生的过程较短，但破坏力极大，所造成的严重的人员伤亡和矿井损毁则是致命性的。特别是高瓦斯的矿井，防治煤与瓦斯突出时刻也不能松懈。但是，在具体采取措施时，要依据矿井自身的特点，以便制定科学合理的防突技术措施和有效方法。

1.突出危险性预测技术

1.1预测原理。依据《防治煤与瓦斯突出细则》，在突出危险区掘煤巷时，可采用钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法、钻屑指标法和其他有效的技术方法进行预测。分别如下：①钻孔瓦斯涌出初速度法。即从煤壁钻孔，迅速用专用的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪封孔和测定，留测量室长度为0.5m，在2min内完成。其基本原理是钻孔瓦斯涌出初速度越大，突出危险性越大，也说明钻孔后瓦斯涌出的最大流量。其能全面反映煤体的应力状态、瓦斯含量和煤层透气性及煤的物理力学性质的综合性指标。②R值指标法。即从煤壁钻孔时，由2m开始每打1m收集并测定钻屑量，且在2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度，同时留出lm做为测量室，用测定的最大值计算R值指标。依据的是钻屑煤量和钻孔瓦斯涌出初速度越大、煤与瓦斯突出危险性越大的规律，为综合指标，反映了工作面的应力状态、煤的物理力学性质、瓦斯含量和煤层透气性。③钻屑指标法。以钻屑煤量和钻屑瓦斯解吸量指标判定突出危险性，这也反映了煤与瓦斯突出的机理，也反映了近工作面区域的应力和瓦斯的动力学状态，所以能全面显示工作面的突出危险性。

1.2预测方法。对大断面运输巷，煤层厚度、倾角变化又大，采用单一方法预测，则有局限性，失误率高，且《防治煤与瓦斯突出细则》规定的预测孔数量也少，整个断面和巷道轮廓线外应控制范围的预测指标反应不完全。应采取钻屑综合指标预测（钻屑量S、钻屑解吸量指标△h₂和钻孔瓦斯涌出初速度q）。如此能更全面、准确地反映工作面的突出危险程度。具体方法：在工作面布置5～7个直径42mm、深8～10m的钻孔，将3号孔位于中部，平行于掘进方向，其余孔呈扇形布置，终孔点应控制到巷道轮廓线外2～4m。每打lm钻孔测定1次钻屑量，每隔2m测定一次钻届解吸指标和钻孔瓦斯涌出初速度。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量S_max钻屑解吸指标△h₂和最大钻孔瓦斯涌出初速度q_max，预测突出危险性，突出危险指标临界值。在测定钻孔瓦斯涌出初速度q值必须留测量室长度1m，要在2min内完成。实测的任一指标S_max值、△h₂值或q_max值不小于临界值时则为突出危险工作面。

2.防突效果检验技术

按照防突预测处理后，将钻屑综合指标预测方法进行效果检验。要将检验孔的数量、孔径、深度同预测孔，效果检验孔布置在措施孔之间。经效果检验的指标降到临界值以下时，掘进进尺必须留有不少于2m的效果检验孔超前距和不少于5m的措施孔超前距。如果措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距，都要采取防突补充措施进行，并经措施效果检验有效后才可施工。

3.防治煤与瓦斯突出技术措施

3.1掘前预抽技术。在掘巷前一个月分别向两帮施工两个深4m的钻场，并采用2.4m×2.4m的工字钢支护，各布置3排共12个钻孔，每排4个，其孔间距和排间距均为0.5m，孔深为50m，而最外一排钻孔终孔位置控制在巷道轮廓线外lOm以上。与此同时，在工作面布置3排共18个抽放钻孔，每排6个，排间距为0.7m，孔间距为0.6m，孔深为50m，钻孔终孔位置控制在巷道轮廓线外2m以上。打抽放孔时，因煤层透气性低，瓦斯解吸速度快，打到12～15m时易顶钻和喷孔严重，可采用浅孔专用封孔器即封即抽，以降低瓦斯压力，继续打钻。

3.2掘进钻场抽放技术。充分利用掘巷两侧卸压带内透气性增加的特点，每掘进30～40m在两帮各布置一钻场，错距5m。抽放巷道轮廓线外前方瓦斯，形成减压区，以防治煤与瓦斯突出。

3.3煤层注水技术。煤层高压注水适用于软煤。因煤质松软，可利用高压水在孔隙、裂隙中流动、扩散和渗透，使之容积和煤的结构发生变化，甚至破裂和松动，起到水力疏松和挤出煤体瓦斯的作用，使煤层近工作面部分卸压和释放。同时，还能均匀湿润，增强煤的可塑性，弹性模数降低，应力分布变均匀。现介绍两种水力处理方法：(1)水力冲孔。就是向突出煤层打钻，送入一定压力的水，通过钻头的切割和水射流的冲出，使煤体形成较大孔洞。①防突机理同石门揭煤。②适用条件：适合于打钻时具有喷煤、喷瓦斯现象的煤层；煤层较软或有软分层，煤层坚固系数f值通常不大于0.5和具有煤与瓦斯突出危险较大的倾斜煤层。③主要技术参数：水压要看煤层的软硬程度而定，通常不小于3MPa。钻孔至少要控制巷道轮廓线外3m～5m的煤层，冲孔数量要按突出危险性和巷道断面确定。当厚度小于4m时，根据扇形，至少布置五个孔；地质构造破坏带或煤层较厚时，要适度增加孔数，孔底间距控制在3m左右，孔深20m～25m，冲孔钻孔超前掘进，工作面距离应大于5m，冲孔孔道要沿软分层前进。(2)

水力疏松。就是向煤体施工几个注水孔，再向煤体内注入高压水。①防突机理：煤层注水后，力学性质发生了改变，煤层的弹性变形转变为塑性变形，受力后变形量增加，采掘工作面附近的应力分布状态出现变化，卸压区增大，应力集中点向工作面的深部转移。当煤层受力遭受破坏时，不发生脆性破坏方式。②适用条件：煤层赋存稳定，无地质构造变化，煤质较软，顶板稳固，并存在突出危险的区域。③主要技术参数：水力疏松后的许可推进度，通常不可超过封孔深度，孔间距要小于注水有效半径的2倍，单孔注水时间要高于9min。若提前漏水，要在邻近钻孔2.Om左右处补打注水孔。

3.4前探支架技术。即在工作面前方巷道顶部提前打一排超前支架，以支撑顶部悬露的煤体。①防突机理：以前探支架支撑顶部悬露的煤体，增加稳定性，避免因顶煤冒落诱导突出，但其本身不能消除突出危险性。(2)适用条件：一般在松软煤层的平巷工作面、急倾斜煤层和缓倾斜厚煤层底分层掘进工作面用。③技术参数：通常是向工作面前方打钻孔，在孔内插入钢管或钢轨，长度按两次掘进长度再加O.5m为准。每掘进一次，打一排钻孔，形成两排钻孔交替前行。钻孔间距为0.2m～0.3m，在钻孔中安置钢管或钢轨。

结束语：煤矿煤与瓦斯突出的防治，要遵循因地制宜、多措并举、可保尽保、应抽尽抽、效果达标和以防为主的方针。瓦斯的治理，要严格做到管理到位、通风可靠、抽采达标、监控有效。只有安全有效地解决了这些问题，煤与瓦斯突出防治效果才能实现，并保障矿井的采掘安全生产持续进行。

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