4.1.2.測定工程量
礦井12318分支煤復(fù)采工作面、12采區(qū)-50東一、二回風(fēng)上山及12采區(qū)-50西翼石門、東二下山掏五煤分支巷道和12524機(jī)巷、12522機(jī)巷等處分別采用鉆孔瓦斯流量法和鉆屑指標(biāo)法測定了超前鉆孔的有效排放半徑和有效排放時間,累計測 定了6次,其中,采用瓦斯流量法測定孔徑42mm超前鉆孔措施3次, 測得有效排放半徑在0.2～0.4m間的1次,在0.3～0.5m間的有2次, 測定孔徑89mm超前鉆孔措施1次,測得有排放半徑在0.8～1.0m 之間;采用鉆屑指標(biāo)法測定孔徑89mm超前鉆孔措施2次,測得有 效排放半徑在0.8～1.0m之間,其有效排放時間均為8小時。
4.1.3.測定結(jié)果
從以上測定可知,孔徑42mm超前鉆孔措施的有效排放半徑可確定為0.3m,有效排放時間在現(xiàn)場均確定為8小時;孔徑89mm超前鉆孔措施的有效排放半徑可確定為0.8m,有效排放時間為8小時。
4.2.測定排放鉆孔措施的有效排放半徑和有效排放時間
4.2.1.測定方法及確定標(biāo)準(zhǔn)
測定排放鉆孔措施的有效排放半徑和有效排放時間主要有兩種方法:一是測定煤層瓦斯壓力法,即在石門工作面選一排放孔，其位置在距預(yù)定位置一定距離打一排相互平行的測壓鉆孔,測定各孔的煤層瓦斯壓力后,在預(yù)定位置打排放鉆孔,打完鉆孔后, 每間隔1小時觀測各測壓孔的壓力變化情況,在一定時間后,當(dāng)某孔瓦斯壓力下降到0.74MPa以下時,則該孔與排放孔間的距離即為該措施的有效排放半徑,該時間即為有效排放時間;二是采用鉆屑指標(biāo)法測定排放鉆孔有效排放半徑和排放時間,其確定標(biāo) 準(zhǔn)是根據(jù)兩個鉆孔同一深度范圍內(nèi)所測數(shù)據(jù)和兩點(diǎn)之間的間距, 在一定時間后,當(dāng)考察孔測定數(shù)據(jù)小于突出臨界指標(biāo)值時,相應(yīng)兩點(diǎn)之最大間距即為該措施的有效影響半徑,該時間即為該半徑的有效排放時間。
4.2.2.測定工程量
礦井在12采區(qū)-50東翼運(yùn)輸石門和21采區(qū)的-120西翼運(yùn)輸石門等處對孔徑 89mm的排放鉆孔措施進(jìn)行了測定,在采用瓦斯壓力測定法時,由于封孔質(zhì)量和其它施工因素影響,測定均末成功。
4.2.3.根據(jù)礦井排放鉆孔措施實(shí)施情況,在未現(xiàn)場測定之前, 孔徑89mm的排放鉆孔措施有效排放半徑可參照超前鉆孔措施有效排放半徑0.8m實(shí)行,其有效排放時間的選擇,因石門工作面煤體處于原始狀態(tài),且煤層瓦斯賦存條件不同于沿煤巷道,瓦斯放散速度相對較小,其排放時間相對較長,我礦在現(xiàn)場實(shí)施孔徑為 89mm排放鉆孔措施的有效排放時間一般為一周。
5?? 防治突出措施參數(shù)測定結(jié)果檢驗(yàn)
5.1.檢驗(yàn)方法
采用鉆屑指標(biāo)法對所測定結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn),具體做法是: 在有突出危險的掘進(jìn)工作面,打一個孔徑42mm或孔徑89mm的超前鉆孔,孔深8～10米,測定其每米的鉆屑指標(biāo)值,經(jīng)其所測定的有效排放時間后,在距該孔孔距為有效排放半徑的位置,打一個 與之平行的孔徑為42mm的檢驗(yàn)孔,孔深8～10米,測定其每米的鉆屑指標(biāo)值,若所測指標(biāo)值均降至突出臨界指標(biāo)以下,則證明該措施的排放半徑和排放時間為有效。
5.2.檢驗(yàn)情況
土朱煤礦在12518工作面和12522、12524工作面采用鉆屑指標(biāo)法對孔徑42mm和孔徑89mm超前鉆孔措施的有效排放半徑和有效排放時間進(jìn)行了檢驗(yàn)驗(yàn)證,經(jīng)檢驗(yàn)證明,突出煤層煤巷掘進(jìn)孔徑42mm和孔徑89mm超前鉆孔措施的有效排放半徑分別為0.3米和0.8米,有效排放時間均為8小時是適合土朱煤礦突出煤層特點(diǎn)的。
6?? 安全經(jīng)濟(jì)效益
6.1.采取防治突出措施,有效地抑制和減少了突出事故的發(fā)生。
自“四位一體”綜合防突措施在土朱煤礦推廣應(yīng)用以來,在沿煤掘進(jìn)巷道,除預(yù)測失真一次外，消除了煤與瓦斯突出事故,石門揭煤工作面突出次數(shù)也大幅度減小,對采取了按所確定防治突出措施技術(shù)參數(shù)設(shè)計施工防治突出措施的石門工作面也消滅了突出事故,其安全經(jīng)濟(jì)效益明顯。
6.2.正確選用各種防突措施參數(shù)是提高措施安全可靠性的首要條件。
通過對超前鉆孔有效排放半徑和有效排放時間的測定與確定,能夠合理地確定措施孔的數(shù)目和瓦斯排放時間,避免措施施工的盲目性,其安全經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的。
6.2.1.確定了措施的有效排放半徑,一方面避免了因措施孔數(shù)過少而使瓦斯排放不充分或瓦斯排放范圍不夠,在安全上有了一定的保證,同時避免了措施的重復(fù)施工,降低了勞動強(qiáng)度,提高了工效;另一方面避免了因施工措施孔數(shù)過多而增大了施工的 勞動強(qiáng)度,提高了工效,加快了施工進(jìn)度。
6.2.2.確定了措施的有效排放時間,一方面避免了因措施的排放時間不足、瓦斯排放不充分而盲目地施工或進(jìn)行措施效果檢驗(yàn),降低了職工的勞動強(qiáng)度,提高了工效,同時保證了安全生產(chǎn);另一方面避免了因排放時間過長而延誤了工期和施工進(jìn)度,相應(yīng) 地提高了單產(chǎn)單進(jìn),加快了掘進(jìn)速度。
6.3.采取超前鉆孔措施后,有效地防止了煤與瓦斯突出事故,同時,在掘進(jìn)時瓦斯涌出量小,提高了安全性和成巷速度。
7?? 認(rèn)識與研究
7.1.超前鉆孔措施的作用原理就是在掘進(jìn)工作面的前方,穿透巷道集中應(yīng)力帶,使鄰近掘進(jìn)工作面前方的地應(yīng)力和瓦斯壓力都大大降低,即增大工作面前方減壓帶長度,從而使工作面前方壓力梯度降低。這樣,在工作面前方,人為地造成和保持了一個較長的卸壓帶(安全帶),使得突出危險消失。
7.2.超前鉆孔措施具有如下特點(diǎn):
1).在實(shí)施超前鉆孔措施時,在鉆孔的開孔段鉆進(jìn)時,瓦斯涌出量增加不大,這是因?yàn)榇硕毋@孔尚處于巷道自然卸壓區(qū)內(nèi);隨著鉆進(jìn)速度的增加,瓦斯涌出量也增加,當(dāng)鉆孔進(jìn)入應(yīng)力集中帶時, 煤炮劇烈,出現(xiàn)頂鉆、噴瓦斯等現(xiàn)象,瓦斯涌出量迅速上升,這 說明鉆孔使應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生急劇變化。在退鉆過程中,瓦斯涌出量逐漸下降。
?2).打鉆過程中,鉆孔瓦斯涌出量由兩部分組成:一是來自打鉆中被破碎的煤體,在打鉆過程中,其所富含的瓦斯絕大部分放散出來了;二是由鉆孔孔壁涌出,這部分瓦斯涌出量的大小取決于鉆孔處的地質(zhì)構(gòu)造、鉆孔直徑和鉆進(jìn)速度。
?3).在距離鉆孔較近的煤體中,瓦斯放散速度大,而距離鉆孔較遠(yuǎn)的煤體中,由于其透氣性小,瓦斯流動阻力大,瓦斯運(yùn)動速度顯著地減弱,使得鉆孔的瓦斯涌出量很快地衰減下來,這表明超前鉆孔具有一定的瓦斯排放半徑的特點(diǎn)。
7.3.根據(jù)多年來在煤與瓦斯突出巷道的試驗(yàn),實(shí)施密集小直徑(42mm)超前鉆孔措施較適應(yīng)土朱煤礦的突出煤層特點(diǎn),且該措施具有如下優(yōu)點(diǎn):
?1) .打鉆工藝設(shè)備簡單。
?2) .施工速度快,時間短。
?3) .施工容易,垮孔與卡鉆事故少。
?4).施工時安全可靠,打鉆時只需對工作面支護(hù)作適當(dāng)?shù)募庸?不需特殊的防護(hù)措施即可保證作業(yè)的安全。（特殊地段初次實(shí)施時要加安全防護(hù)欄對作業(yè)人員進(jìn)行保護(hù)）
7.4.土朱煤礦在采用超前鉆孔(包括排放鉆孔)措施作為一種主要的防治突出技術(shù)措施時,建議:
1).根據(jù)土朱煤礦突出煤層特點(diǎn),尤其是五煤層和五煤層的底板構(gòu)造分岔煤層,極破碎,透氣性差的粉末煤,在實(shí)施措施時,易垮孔而影響瓦斯排放效果,因此,不適宜采用大直徑鉆孔。
2).采用中孔徑(孔徑89mm)超前鉆孔(或排放鉆孔)措施和密集小直徑(孔徑42mm)鉆孔措施時,必須嚴(yán)格按其有效排放半徑進(jìn)行設(shè)計布孔。鉆孔的控制范圍:沿煤巷道應(yīng)包括巷道斷面和巷道輪廓線外頂部2～4米、兩幫及巷底2米的范圍;石門工作面應(yīng)包括巷道斷面和巷道輪廓線外頂部不小于6米、兩側(cè)和底部3～5米的范圍。
3).鉆孔應(yīng)布置在煤質(zhì)松軟的軟分層中。
4).措施孔設(shè)計必須依據(jù)于煤層的賦存條件,當(dāng)煤層賦存條件發(fā)生變化時,鉆孔數(shù)也應(yīng)隨之增減。
5).實(shí)施超前鉆孔措施時,鉆孔長度一般不得小于10米,鉆 孔超前于掘進(jìn)工作面的距離不得小于5米。
?6).在實(shí)施了超前鉆孔(排放鉆孔)措施后,還必須對措施進(jìn)行效果檢驗(yàn),只有經(jīng)檢驗(yàn)措施有效后,方可在安全防護(hù)措施下進(jìn)行掘進(jìn)或回采。
8?? 結(jié)論
8.1.采用中孔徑(孔徑89mm)超前鉆孔(排放鉆孔)措施和密集 小直徑(孔徑42mm)鉆孔措施是適合土朱煤礦突出煤層特點(diǎn)的,行之有效的一種主要的防治突出技術(shù)措施。
8.2.中孔徑(孔徑89mm)超前鉆孔措施的有效排放半徑可確定為0.8米,其有效排放時間為8～12小時;密集小直徑(孔徑42mm)鉆孔措施的有效排放半徑可確定為0.3米,其有效排放時間確定為16小時。
8.3.中孔徑(孔徑89mm)排放鉆孔措施的有效排放半徑未能得以直接測定,目前可參照中孔徑(孔徑89mm)超前鉆孔措施的有效排放半徑0.8米執(zhí)行。因石門工作面煤層瓦斯賦存條件不同于沿煤巷道,煤層瓦斯處于封閉狀態(tài),瓦斯放散速度相對較慢,瓦斯排放時間相對較長,因此,排放鉆孔措施的有效排放時間有待于我們繼續(xù)去考察、摸索。
8.4.以上超前鉆孔措施有效排放半徑和有效排放時間的確定, 還必須根據(jù)井下不同的地質(zhì)條件加以考證,在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷地 得到補(bǔ)充與完善。
8.5.隨著礦井開采深度的增加、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,土朱煤礦采取的局部防突措施還將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷地改進(jìn)與更新,局部瓦斯抽放技術(shù)的大力推廣與應(yīng)用是目前前景看好的一種很好的途徑。土朱煤礦在局部瓦斯抽放方面已有了一定的經(jīng)驗(yàn)，是今后防突安全技術(shù)發(fā)展的方向。
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