优化超前钻孔布置

1、优化超前钻孔布置实现突出煤层快速掘进的探讨方. 伟(国投新集能源股份有限公司口孜东矿, 安徽淮南232171) 摘. 要: 国投新集二矿二水平C8煤层属于突出危险性煤层, 在掘时通过优化超前钻孔布孔参数, 不仅达到解决掘进工作面突出危险性的问题, 而且也实现了突出煤层快速掘进。关键词: 突出煤层; 超前钻孔; 快速掘进中图分类号: TD713+ . 3. . . 文献标识码: B. . . 文章编号: 1003- 496X( 2007) 07- 0062- 03 . . 煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯、煤的力学性质等，因素综合作用的结果, 它是一种极其复杂的动力现象, 是严重威胁煤矿安全生产的主要

2、灾害之一, 从国内目前的统计来看, 大部分的煤与瓦斯突出事故发生在采掘工作面, 所以在掘进工作采取行之有效的防突措施是至关重要的。国投新集二矿在2813工作面巷道掘进时, 采用施工超前排放钻孔作为掘进工作面的防突措施, 由于煤质较硬, 煤层的透气性好, 所以对超前钻孔的参数进行了优化, 不仅取得了很好的防突效果, 也实现了突出煤层快速掘进, 平均进尺可达80m /月左右。1. 工作面概况2813工作面回风巷与运输巷的联巷位于新集二矿二水平( - 550 m )中央采区西翼, 由北往南施工, 掘进断面为矩形, 巷道净宽为4. 2 m, 巷中净高为2. 8 m, 锚网支护, 炮掘。该巷的煤层结构简

3、单, 煤层平均厚度为3. 28 m, 倾角为22. ,煤体呈片状、粉末状为主, 碎块状次之。内生裂隙较发育, 透气性较好, 煤质较硬。直接顶为深灰色的砂质泥岩, 厚为9 m左右, 直接底为黑褐色炭质泥岩, 老底: 砂质泥岩, 灰色。瓦斯含量为3. 58 cm3 / ( g r)。2. 超前钻孔综合防突原理在掘进工作面前方煤体内存在3个应力带: 卸压带, 集中应力带和原始应力带。卸压带内地应力和瓦斯压力都己大大降低, 是防止突出的防护带, 集中压力带的地应力高、透气系数低, 阻止瓦斯的排出, 是发生突出的策源地。突出煤层煤巷掘进中施工超前排放钻孔, 就是在掘进工作面向煤体前方打一定数量的钻孔,

4、穿过集中应力带, 利用钻孔排出煤粉与瓦斯, 人为的延伸卸压带的范围, 使集中压力带向煤体深部转移, 在工作面前方形成并保有较长距离的安全防护带, 进而防止掘进时煤与瓦斯突出。3. 超前钻孔防突技术措施超前钻孔的直径一般为75 120 m, 孔长一般!8m, 超前距!5m; 控制范围应包括巷道断面内和巷道的轮廓线外2 4m 的范围煤体; 在突出危险性大的掘进工作面, 巷道轮廓线外应控制的煤体的范围应增大。根据孔径及钻孔的排放半径的不同, 一个工作面可布置几个和几十个超前钻孔。( 1)钻孔优化前的布置。由于2813工作面回风巷与运输巷的联巷是新集二矿二水平C8煤层鉴定为突出煤层后的第一个掘进工作面

5、, 所以也没有对超前钻孔的参数进行测定。只能参照.防治煤与瓦斯突出细则#第70 条对布孔参数进行设计。. 钻孔孔径为. 90mm; % 孔深为12m, 钻孔超前掘进工作面的距离!5 m, 排放钻孔的控制范围, 包括巷道断面和巷道断面轮廓线外四周5m 的范围; & 参照其它矿井的经验, 孔径为. 90 mm 钻孔的有效排放半径取0. 8m, 在掘进工作面布置3排共计18个钻孔, 具体如图1所示。( 2)钻孔优化后的布置。采用如图1 所示的钻孔布置方式, 取得了很好的防突效果。但由于没有实测数据, 施工钻孔较多, 防突工程量大直接影响工作面掘进速度。超前钻孔有效排放半径是单个超前钻孔沿其半

6、径方向能够消除突出危险的最大范围。超前钻孔的有效排放半径不仅与突出危险性的大小有关, 而且 62 煤矿安全( Tota l 392) . . . . . . . . . 问题探讨还与防突工程量及防突措施的作用时间有着密切关系。所以为了优化钻孔的布置参数, 对. 90 mm 钻孔的有效排放半径进行了2次测定, 最后确定钻孔的有效半径为1. 2 m, 故对超前钻孔布置进行了优化, 改3排钻孔为2排钻孔, 同样断面共布置8个排放钻孔, 减少了钻孔12 个, 防突工程量减少了1. 5 倍, 为提高掘进速度提供了保障, 优化后的超前钻孔布置如图2所示。图1. 优化前的超前排放钻孔布置图图2. 优化后的超

7、前排放钻孔布置图4. 实施超前钻孔综合防突技术的安全措施( 1)钻机的操作地点设在掘进工作面距1 m远处, 掘进工作面的风筒口直对钻孔的开口处, 施工时钻机上悬挂瓦斯便携仪, 另瓦斯断电仪悬挂在距工作面5m 的顶板上, 钻机的供电与瓦斯断电仪相连接。( 2)施工钻孔时, 与施工钻孔无关的人员不许进入所掘巷道, 反向风门、避难硐室等安全防护措施必须达到完好状况。( 3)超前钻孔施工前对掘进工作面要加强支护, 采用打迎面顶柱, 金属网背好工作面。( 4)排放时间达到12 h后, 再进行效果检验, 效检合格后才许掘进, 效检不合格时, 要采取补充防突措施。工作面每次允许掘进深度为6 m, 施工6 m

8、 后重新进行突出危险性预测, 有突出危险时必须采用打超前钻孔的防突措施来消突。5. 超前钻孔综合防突技术的实施效果( 1)瓦斯排放效果较好, 采取措施后, 经测定在排放期间, 巷道的瓦斯涌出量增加0. 2% 左右。由于大量的瓦斯被释放出来, 远距离炮后, 巷道瓦斯超限的现象基本消除。( 2)距工作面20 m内的巷道内, 瓦斯释放平稳且量少。这是由于超前钻孔的实施, 使得了瓦斯在前期就得到了充分的释放。( 3)煤层的突出危险性大大降低。在整个掘进过程中, 执行超前钻孔排放后, 钻屑量很小, 从未出问题探讨. . . . . . . . . . . 煤矿安全( 2007- 07) 63 解读对.防

9、治煤与瓦斯突出细则# 理解的3个误区孙月庚(淮南矿业集团公司安全质量监察局, 安徽淮南232001) 摘. 要: 指出了对.防治煤与瓦斯突出细则#理解的3个误区, 分析了煤与瓦斯突出的过程, 解读误区。关键词: .防治煤与瓦斯突出细则#; 理解误区; 解读中图分类号: TD79+ 1. . . . 文献标识码: C. . . 文章编号: 1003- 496X ( 2007) 07- 0064- 02 . . 煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象, 它是威胁煤矿安全生产最严重的自然灾害之一。迄今为止, 人们对煤与瓦斯突出的机理、突出的规律尚未完全掌握。然而, 每次突出发生后, 经事故调查分

10、析, 绝大部分都是因技术管理和现场管理不到位造成的, 这里包括防突措施的选择不合理、开采程序不合理、构造探测不清、合理的防突措施未真正落实到位以及对.防治煤与瓦斯突出细则#的理解不够全面, 执行中有偏差等等。为了做好防治煤与瓦斯突出工作, 必须全面深刻理解.防治煤与瓦斯突出细则#的内涵。1. 煤与瓦斯突出的过程为了更好地理解.防治煤与瓦斯突出细则#, 首先要了解煤与瓦斯突出的过程。煤与瓦斯突出一般分为3个阶段, 即发动、发展和停止阶段。( 1)突出的发动阶段。在突出的发动阶段, 由于外力作用(如爆破、风镐作业、打钻等), 使煤体应力状态突然改变, 岩石和煤的弹性潜能迅速释放。这时, 可先听到煤

11、体或岩体中的破裂声, 观察到煤层发生压缩变形, 孔隙和裂隙中瓦斯压力急剧升高。当瓦斯压力梯度及释放的岩石和煤的弹性潜能足够大时, 即可破坏煤体, 激发突出。当其释放的能量不足, 或者煤较硬时, 煤体只发生局部破坏, 而不能破碎到突出的那种粉煤状态, 突出就暂时不会发生, 但煤体进入不稳定平衡状态。这时, 外部表现为煤面外鼓、掉碴, 煤体位移、支架压力增加、瓦斯忽大忽小、煤体中出现劈裂声及闷雷声, 即通常所说的突出预兆。此时, 如停止工作, 减少外力对煤体的影响, 或加固煤体等, 则可使得突出危险程度减小或免于突出发生。相反, 如有外力作用(震动与冲击)的促进, 补给部分能量, 则破坏煤体的不稳

12、定平衡状态, 即能激发突出。( 2)突出的发展阶段。在突出的发展阶段, 依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能使煤体破碎, 并由瓦斯流把碎煤抛出。此时煤体膨胀变形, 瓦斯现过超标现象。( 4)巷道的掘进速度得到了保障。由于测定了钻孔有效排放半径, 及时优化调整了钻孔的布置参数, 使防突工程量减少了1. 5倍, 掘进速度提高了近1倍, 平均进尺可达80 m /月左右, 实现了突出煤层快速掘进。6. 结. 论( 1) C8煤层煤质较硬, 煤层透气好, 这是超前排放钻孔能够取得很好的防突效果的主要原因。( 2)通过对超前钻孔的有效排放半径的测定, 优化了超前钻孔的布置参数, 使防突工程量减少了1. 5倍, 掘进速度提高了近1 倍, 平均进尺可达80 m /月左右, 实现了突