1.預防突出的區域性措施——開采保護層

開采具有煤和瓦斯突出危險的煤層群時,預先開采無突出危險或危險性較小的煤層,使有突出危險的煤層卸壓,大量泄出瓦斯,從而使其減弱或失去煤和瓦斯突出危險。這種預先開采的煤層稱為保護層,被解除煤和瓦斯突出危險的煤層稱為被保護層,如圖所示。

開采保護層

l—保護層;2—被保護層;3—巷道

2.預防煤和瓦斯突出的局部性措施

1)超前鉆孔。在煤巷掘進工作面的前方,打直徑為75—300mm的鉆孔,排放瓦斯,并在鉆孔周圍形成卸壓帶,以防止發生突出。一般鉆孔深15—20m。超前鉆孔常用于煤層較厚,賦存穩定,煤質較軟,透氣性較好的情況下。但在打鉆時,易出現夾鉆、垮孔、甚至孔內突出等現象。

2)水力沖孔。在進行采掘工作之前,使用高壓水射流,在有突出危險的煤層(或石門揭煤)中,沖出若干直徑較大的孔洞。沖孔過程中可排出大量瓦斯和一定數量的煤炭,因而在煤體中形成局部卸壓區域,在這個區域內,則可防止發生突出。水力沖孔常用于石門揭煤、煤層巷道掘進和回采工作面。在石門揭煤時,采用水力沖孔在工作面前方應保留3~5m的安全巖性。

3)震動性放炮。為了誘導突出所采用的一種特殊放炮方法。當井巷要揭開突出危險煤層時,在工作面布置較多的炮眼,裝較多的炸藥,以強力全斷面一次爆破,瞬間揭開突出煤層。借助放炮時產生的強烈震動力使煤層中潛能和瓦斯得到迅速釋放,從而達到人為的誘導突出的目的。震動性放炮時,除采取其他一定措施外,還應將井下人員撤到地面,在地面起爆。為了減少影響生產,一般都在交接班時進行。

防治煤與瓦斯突出工作已不是單一的技術措施,而是一套完整的綜合防治突出的系統工程,所以在開采突出煤層時,必須采取包括突出危險性預測、防突措施、措施的效果檢驗、安全保護措施的四位一體的綜合防突措施。

煤與瓦斯突出危險性預測分為區域突出危險性預測和工作面突出危險性預測。區域突出危險性預測的任務是確定井田內煤層和煤層區域的煤與瓦斯突出危險性。工作面突出危險性預測的任務是確定石門揭煤工作面、煤巷掘進工作面、采煤工作面等采掘工作面附近煤體的煤與瓦斯突出危險性。

根據突出危險性預測結果,煤層可劃分為突出煤層和非突出煤層。在突出煤層中還可以劃分為突出危險區域和突出威脅區域。突出危險區域又可以再劃分為突出危險工作面和突出威脅工作面。根據突出危險性預測結果和對突出危險程度的劃分,可以指導選擇應采取的防突措施,這樣可使防突工作具有科學性、合理性及有效性。因此,突出危險性預測是四位一體綜合防突措施中重要的第一個環節。

防突效果的檢驗就是根據煤與瓦斯突出預測中的有關規定,對采取措施后的煤層再進行一次突出危險性指標的測定,根據實測的指標值判斷是否降到臨界值以下、有無突出危險。如果檢驗結果表明防突措施有效,就可以在采取安全防護措施后繼續采掘作業;如果檢驗該防突措施無效或效果不好,就必須采取附加措施。

安全防護措施作為突出防治對策的第四個組成部分,是避免突出造成人身傷亡的重要環節。在巖石井巷揭穿突出煤層和在突出煤層中進行采掘作業時,都必須采取安全防護措施。安全防護措施主要有震動放炮、遠距離放炮、反向風門以及壓風自救系統、隔離式壓縮氧自救器與化學氧自救器等個體防護器具。

篇2:預防煤瓦斯突出主要技術措施

防突措施分類:

區域性防突措施:實施以后可使較大范圍煤層消除突出危險性的措施,稱為區域性防突措施;

局部防突措施:實施以后可使局部區域(如掘進工作面)消除突出危險性的措施稱為局部防突措施。

(一)、區域性防突措施

區域性防突措施主要有開采保護層和預抽煤層瓦斯兩種。

1、開采保護層

保護層:在突出礦井中,預先開采的、并能使其它相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或喪失突出危險的煤層稱為保護層。

被保護層:后開采的煤層稱為被保護層。保護層位于被保護層上方的叫上保護層,位于下方的叫下保護層。

1)、開采保護層的作用

(1)地壓減少,彈性潛能得以緩慢釋放。

(2).煤層膨脹變形,形成裂隙與孔道,透氣系數增加。所以被保護層內的瓦斯能大量排放到保護層的采空區內,瓦斯含量和瓦斯壓力都將明顯下降。

(3)煤層瓦斯涌出后,煤的強度增加。據測定,開采保護層后,被保護層的煤硬度系數由0.3~0.5增加到1.0~1.5。

2).保護范圍

保護范圍:指保護層開采后,在空間上使危險層喪失突出危險的有效范圍。劃定保護范圍,也就是在空間和時間上確定卸壓區的有效范圍

(1)垂直保護距離

保護層與被保護層間的有效垂距

表8-5-2保護層與被保護層間的有效垂距

名稱上保護層,m下保護層,m急傾斜煤層

緩傾斜與傾斜煤層<60

<50<80

<100

(2)沿傾斜的保護范圍確定沿傾向的保護范圍就是沿傾向劃定被保護層的上、下邊界。

ψ1=180°-β-δ-α(8-5-1)

ψ2=180°-g-δ+α(8-5-2)

式中ψ1、ψ2──巖石冒落角;

β──傾斜方向采空區下邊界巖石移動角,參見表8-5-3;

γ──傾斜方向采空區上邊界巖石移動角,γ=90°+α/2;

δ──冒落角與移動角之間的夾角,參見表8-5-3;

α──煤層傾角。

(3)沿走向的保護范圍。超前距一般不得小于兩個煤層之間垂直距離的兩倍,至少不小于30m。

(4)煤柱的影響

2.預抽煤層瓦斯

對于無保護層或單一突出危險煤層的礦井,可以采用預抽煤層瓦斯作為區域性防突措施。這種措施的實質是,通過一定時間的預先抽放瓦斯,降低突出危險煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量,并由此引起煤層收縮變形、地應力下降、煤層透氣系數增加和煤的強度提高等效應,使被抽放瓦斯的煤體喪失或減弱突出危險性。

(二)局部防突措施

1、松動爆破

作用機理:松動爆破是向掘進工作面前方應力集中區,打幾個鉆孔裝藥爆破,使煤炭松動,集中應力區向煤體深部移動,同時加快瓦斯的排出,從而在工作面前方造成較長的卸壓帶,以預防突出的發生。松動爆破分為深孔和淺孔兩種。深孔松動爆破一般用于煤巷或半煤巖巷掘進工作面,鉆孔直經一般為40~60mm,深度8m~15m(煤層厚時取大值)。淺孔松動爆破主要用于采煤工作面,雞西礦務局大通溝煤礦的施工參數為:孔徑42mm、孔深2.4m、孔間距3.0m。鉆孔垂直煤壁,松動炮眼超前工作面1.2m

2、鉆孔排放瓦斯

作用機理:石門揭煤前,由巖巷或煤巷向突出危險煤層打鉆,將煤層中的瓦斯經過鉆孔自然排放出來,待瓦斯壓力降到安全壓力以下時,再進行采掘工作。

3、水力沖孔

作用機理:水力沖孔是在安全巖(煤)柱的防護下,向煤層打鉆后,用高壓水射流在工作面前方煤體內沖出一定的孔道,加速瓦斯排放。同時,由于孔道周圍煤體的移動變形,應力重新分布,擴大卸壓范圍。此外,在高壓水射流的沖擊作用下,沖孔過程中能誘發小型突出,使煤巖中蘊藏的潛在能量逐漸釋放,避免大型突出的發生。

4、超前鉆孔

作用機理:它是在煤巷掘進工作面前方始終保持一定數量的排放瓦斯鉆孔。它的作用是排放瓦斯,增加煤的強度,在鉆孔周圍形成卸壓區,使集中應力區移向煤體深部

5、金屬骨架

作用機理:當石門掘進工作面接近煤層時,通過巖柱在巷道頂部和兩幫上側打鉆,鉆孔穿過煤層全厚,進入巖層0.5m。孔間距一般為0.2m左右,孔徑75~100mm。然后將長度大于孔深0.4~0.5m的鋼管或鋼軌,作為骨架插入孔內,再將骨架尾部固定,最后用震動放炮揭開煤層(圖9-5-8)。此法適用于地壓和瓦斯壓力都不太大的急傾斜薄煤層或中厚煤層

6、超前支架

作用機理:多用于有突出危險的急傾斜煤層厚煤層的煤層平巷掘進時。為了防止因工作面頂部煤體松軟垮落而導致突出,在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架,增加煤層的穩定性。

7.卸壓槽

它的實質是預先在工作面前方切割出一個縫槽,以增加工作面前方的卸壓范圍,

8、震動放炮

震動放炮是采用增加炮眼數和裝藥量,一次爆破揭開煤層并成巷的爆破方法。在此情況下,因爆破震動,圍巖應力和瓦斯壓差急劇變化,創造了最有利的突出條件

1)、巖柱厚度巖柱厚度愈大,爆破前突出的可能性愈小,但愈難一次揭開全煤層?！兑幊獭芬幎?急傾斜煤層巖柱厚度不小于1.5m。緩傾向和傾斜煤層,為了全斷面一次揭開煤層,可將工作面做成臺階狀或斜面,然后布置炮眼。

2)、炮眼數和炮眼布置

要求能一次揭開煤層全斷面。一般情況下,震動放炮的炮眼數為普通放炮的2~3倍,炮眼數n也可按北票礦務局的經驗公式計算:

n=5.5s1/2f2/3(9-5-3)

式中s-掘進巷道的斷面積。m2

f-巖石的硬度系數,見表9-5-4。

可用單列三組楔形掏槽的方式。巖眼和煤眼要交錯相間排列,順序爆破

3)、裝藥量

決定于巷道斷面、巖石性質和需要爆破的巖石體積。各礦實際裝藥量,往往相差很大,在1.76kg/m3~11kg/m3之間,應根據本礦的實際爆破經驗確定。

4)、注意事項

(1)震動放炮時,應將井下人員撤至地面。為了少影響生產,一般在交接班時放炮;

(2)放炮時應將放炮區或全井斷電,進風系統內不得有火源存在,以免引燃瓦斯;

(3)放炮半小時后由救護隊進入檢查。具有延期突出的礦井,進入的時間還要加長;

(4)為了限制突出的波及范圍,可在距離工作面4~5m處,壘起高不小于1.5m的矸石堆或高至頂板的木垛。有人提出,采用延發雷管分次爆破,使一部分巖石落在工作面附近,起到限制突出的作用。

震動放炮容易引起冒頂事故,能誘使突出,不是好的防治措施,應盡可能不采用。

篇3:預防瓦斯突出煤與瓦斯突出安全技術措施

1、超前探明地質結構。瓦斯隧道施工,在掘進工作面前方和兩側鉆孔,探明是否存在含有大量瓦斯的斷層、裂隙和溶洞,以及它們的位置、范圍和瓦斯情況。

2、排放瓦斯。在探明地質構造后,若斷層、裂隙范圍不大,溶洞容積較小,或瓦斯不多時,則讓其自然排放,若范圍較大或瓦斯較多時,噴出持續時間可能較長,就不能讓其自然排放,應將鉆孔封堵,接入抽放瓦斯管理進行抽放。

3、將瓦斯引至回風流,排出洞外。若噴出瓦斯的裂隙范圍小和瓦斯量不大時,可用金屬罩或帆布罩將噴瓦斯的裂隙蓋住,然后在罩上接風筒或管子將瓦斯引至回風流排出洞外。

4、封堵裂隙。噴瓦斯的裂隙較小,瓦斯量較少時,可用黃泥或其它材料封堵裂隙,阻止瓦斯的噴出。

5、對有瓦斯噴出可能的隧道地段,應適當加大施工通風量,保證瓦斯不超限。

6、對開挖工作面進行超前地質預測預報工作。按設計文件規定打超前探孔和檢查孔,預測和判定瓦斯突出的危險性,以便采取相應措施。通過超前地質鉆孔探測,量測記錄鉆孔取芯溢出氣體濃度壓力及成份,確定可能溢出的瓦斯氣體成分和含量。

7、在超前探測孔鉆進過程中,可能會有瓦斯突出發生,且探孔直徑越大,引發瓦斯突出的幾率越大,故應做好防瓦斯突出的應急救援準備措施。超前探測距掌子面一般不小于20m,探測孔一般不少于5個,孔徑界于100~200mm之間為宜。