目前國(guó)內(nèi)主要采用的局部防治突出技術(shù)措施按其對(duì)突出煤層的作用可分成兩個(gè)方面:一方面是消除或剝?nèi)趺号c瓦斯突出的能量聚積,防止這種能量的突然釋放,即卸除煤巖壓力和瓦斯壓力,屬于這一類措施的主要有局部瓦斯抽放、排放鉆孔、超前鉆孔、水力沖孔、深孔松動(dòng)爆破等;另一方面是增強(qiáng)煤體的穩(wěn)定性,增加煤體的破碎阻力,使煤與瓦斯突出難于發(fā)生,屬于這一類措施的主要有金屬骨架、前探支架、防突擋板、做半面留半面等。在選用和實(shí)施局部防治突出措施時(shí),由于突出機(jī)理較復(fù)雜,且施工作中干擾因素較多,各種措施的防治突出效果在各礦使用中有所差異,同時(shí),因煤的性質(zhì)不同,所采用的措施效果也會(huì)因地而異, 因此,各突出礦井采用防治突出措施的各主要參數(shù)必須經(jīng)過(guò)選用、試驗(yàn)測(cè)定、修改三個(gè)階段,方能取得較好的防突效果。土朱煤礦自1990年以來(lái)對(duì)各種防治突出措施的實(shí)施效果進(jìn)行了試驗(yàn),并于1994年開(kāi)始對(duì)局部防治突出措施的主要實(shí)施技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了考察測(cè)定,確定了符合本礦突出煤層特點(diǎn)的局部防治突出措施及其主要技術(shù)參數(shù)。

土朱礦位于漣邵煤田金竹山礦區(qū)西南部，橋頭河向斜的西南端，西南起于石子嶺斷層及1勘探線以西200米與一平硐礦井相鄰；東南翼至39勘探線與托山礦井相接，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為40萬(wàn)噸/年，因開(kāi)采技術(shù)條件復(fù)雜，省煤炭廳于1977年核定生產(chǎn)能力為21萬(wàn)噸/年，近幾年通過(guò)改擴(kuò)后2006年核定生產(chǎn)能力達(dá)到30萬(wàn)噸/年。礦井其含煤地層為測(cè)水組下段，井田內(nèi)含煤地層為測(cè)水組下段共含煤七層，其中2、3、4煤層為非突出煤層，5、6、7煤層及5煤分支煤層具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。截止于2006年底共發(fā)生過(guò)煤與瓦斯突出22次，其中最大突出強(qiáng)度為1100t。各煤層煤質(zhì)牌號(hào)均為無(wú)煙煤，礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)簡(jiǎn)單,無(wú)煤塵爆炸危險(xiǎn),無(wú)煤層自燃發(fā)火現(xiàn)象。

土朱煤礦自1974年始突至今,共發(fā)生煤與瓦斯突 出23次。按突出基本情況統(tǒng)計(jì)如表2-1;按防突措施實(shí)施情況統(tǒng)計(jì)如表2-2。

土朱礦井突出基本情況統(tǒng)計(jì)表2-1

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土朱礦井突出情況按防突措施實(shí)施統(tǒng)計(jì)表2-2

自建礦到1988年以前,在局部防突措施管理方面,對(duì)石門揭煤與煤巷掘進(jìn)只是直接采用震動(dòng)性放炮和遠(yuǎn)距離放炮等安全防護(hù)措施進(jìn)行處理。1988年煤炭部頒發(fā)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》后, 至1989年“四位一體”綜合防突措施便在我礦迅速得到推廣應(yīng)用。在1991～2013年期間,沿煤掘進(jìn)工作面共進(jìn)行了突出預(yù)測(cè)1521次, 預(yù)報(bào)工作面有突出危險(xiǎn)352次,采取防治突出措施352次。其中:實(shí)施了深孔松動(dòng)爆破措施46次(沿煤巷道)、超前鉆孔措施323次(其中實(shí)施孔徑42mm的密集鉆孔措施300次,實(shí)施孔徑89mm的超前鉆孔措施23次)。石門揭煤107個(gè),進(jìn)行工作面突出預(yù)測(cè)395次(包括過(guò)煤門預(yù)測(cè)),預(yù)報(bào)工作面有突出危險(xiǎn)39次, 其中瓦斯抽放13次、采取水力沖孔措施2次, 排放鉆孔措施35次,輔之采用金屬骨架措施19次。石門揭煤突出15次,其中采取防治突出措施后因措施失效突出5次,未采取防治突出措施突出7次(誤透突出煤層突出6次、預(yù)測(cè)失真突出1次)。防治突出措施應(yīng)用情況見(jiàn)表3-1、表3-2。

表3-1 石門工作面防突措施應(yīng)用情況

注:石門預(yù)測(cè)包括石門揭煤與過(guò)煤門預(yù)測(cè)。

表3-2 沿煤掘進(jìn)工作面防突措施應(yīng)用情況

深孔松動(dòng)爆破措施和水力沖孔措施未能得到推廣應(yīng)用, 主要原因是措施工藝復(fù)雜,技術(shù)性強(qiáng),工人難于掌握,同時(shí)因5煤層(包括5煤構(gòu)造分岔煤層)極破碎為粉末煤,采取深孔松動(dòng)爆破措施效果很不理想,無(wú)法達(dá)到放”悶炮”產(chǎn)生過(guò)多的裂隙釋放瓦斯來(lái)增強(qiáng)煤體硬度以及形成采掘集中應(yīng)力前移的目的，甚至在采取了深孔松動(dòng)爆破措施后,還得再采取超前鉆孔措施。水力沖孔對(duì)水壓要求嚴(yán)格，煤層本身的易膨脹等原因造成沖洗出來(lái)的煤量和范圍很難達(dá)到《規(guī)程》及《細(xì)則》的要求，因此,該二項(xiàng)措施未能在突出煤層中得到推廣應(yīng)用。目前礦井在沿突出煤層巷道主要采用超前鉆孔措施,在石門揭煤工作面主要采用排放鉆孔與金屬骨架措施。但是,因超前鉆孔措施與排放鉆孔措施的技術(shù)參數(shù)尚末經(jīng)實(shí)測(cè)確定,在實(shí)施時(shí)有效排放范圍難以準(zhǔn)確控制,因此,在實(shí)施措施后, 仍有二次失效,并發(fā)生了煤與瓦斯突出。

4.1.測(cè)定超前鉆孔措施的有效排放半徑和有效排放時(shí)間

4.1.1.測(cè)定方法及確定標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)定超前鉆孔措施有效排放半徑和排放時(shí)間主要采用了兩種方法:一是采用鉆孔瓦斯流量法測(cè)定超前鉆孔有效排放半徑, 即沿工作面軟分層打三個(gè)相互平行的測(cè)量鉆孔,孔徑42mm,孔長(zhǎng) 5～7m,間距0.2～0.5m,封孔后立即測(cè)量各鉆孔瓦斯涌出量,并每間隔2～10min測(cè)定一次,然后在距最邊緣測(cè)量孔中心一定距離, 打一個(gè)平行于測(cè)量孔的待考察孔,打完后,每隔2--10min測(cè)定各測(cè)量孔的瓦斯涌出量,測(cè)定2小時(shí)。其確定標(biāo)準(zhǔn)是按《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》要求：如果連續(xù)三次測(cè)定測(cè)量孔的瓦斯涌出量都比打超前鉆孔前增大10%,即表明該測(cè)量孔處于超前鉆孔的有效排放半徑之內(nèi)來(lái)確定;二是采用鉆屑指標(biāo)法測(cè)定超前鉆孔有效排放半徑和排放時(shí)間,即在有突出危險(xiǎn)的采掘工作面,在其軟分層先打一個(gè)考察孔,測(cè)量每米的鉆屑指標(biāo),然后,按施工要求確定排放時(shí)間,到時(shí)間后在距考察孔一定距離打一個(gè)與該孔呈一定角度的測(cè)試孔,測(cè)量每米的鉆屑指標(biāo)值。其確定標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)兩個(gè)鉆孔同一深度范圍內(nèi)所測(cè)數(shù)據(jù)和兩點(diǎn)之間的間距,在一定時(shí)間后,當(dāng)考察孔測(cè)定數(shù)據(jù)小于突出臨界指標(biāo)值時(shí),相應(yīng)兩點(diǎn)之最大間距即為該措施的有效影響半徑,該時(shí)間即為該半徑的有效排放時(shí)間。