煤與瓦斯突出事故是非常復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象,到目前為止,雖已有許多假說(shuō),但沒(méi)有一種假說(shuō)對(duì)各種地質(zhì)、開(kāi)采條件下的煤與瓦斯突出發(fā)生的規(guī)律全部掌握。
煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)域,實(shí)際上相當(dāng)于已經(jīng)預(yù)測(cè)到突出危險(xiǎn)性,接下來(lái)的首要工作是采取防突措施。因此,在掘進(jìn)工作過(guò)程中制定和實(shí)施煤與瓦斯突出防治措施時(shí),應(yīng)該因地制宜,結(jié)合本礦目前掘進(jìn)煤層的實(shí)際情況,收集已往的基礎(chǔ)資料以及根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》制定出可行的防突措施,確保煤礦井下的安全生產(chǎn)。
防止煤與瓦斯突出措施分為區(qū)域性煤與瓦斯突出措施、局部煤與瓦斯突出措施。區(qū)域性防突措施一般有開(kāi)采保護(hù)層、預(yù)抽煤層瓦斯和煤層注水等措施,在眾多的區(qū)域性防突措施中,開(kāi)采保護(hù)層是最有效的防突措施之一。
以盤(pán)縣西沖鎮(zhèn)小云盤(pán)煤礦為例,其煤礦采深到+1500米后,因北翼受F63逆斷層和南翼朱家墳背斜的構(gòu)造影響,揭露3#、7#、9#均為突出煤層,而且突出危險(xiǎn)性比較大,又是急傾斜煤層,傾角在550~750之間,因此開(kāi)采保護(hù)層不適用于該礦。除了開(kāi)采保護(hù)層外,較有效的區(qū)域措施就是預(yù)抽3#煤層瓦斯,該措施的實(shí)質(zhì)是:通過(guò)向3#煤層內(nèi)打大量的密集鉆孔,造成局部卸壓,同時(shí)排放瓦斯、釋放瓦斯壓力;再經(jīng)過(guò)6個(gè)月的預(yù)抽3#煤層瓦斯,進(jìn)一步降低煤層中的瓦壓力與瓦斯含量,并由此引起煤層的收縮變形,增大了煤的堅(jiān)固性系數(shù)和使地應(yīng)力下降等。其發(fā)生煤與瓦斯突出的主要原因是地應(yīng)力和煤的物理力學(xué)性質(zhì),而預(yù)抽煤層瓦斯可以降低地應(yīng)力、增強(qiáng)煤體的物理力學(xué)性質(zhì)、降低瓦斯壓力和瓦斯含量。由此可見(jiàn),預(yù)抽煤層瓦斯可以作為盤(pán)縣西沖鎮(zhèn)小云盤(pán)煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出的防治措施。
進(jìn)行區(qū)域防突措施后,還要進(jìn)行回采工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè),如果是有突出危險(xiǎn)性的回采工作面,就要采取回采工作面的防突措施。
盤(pán)縣西沖鎮(zhèn)小云盤(pán)煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出的地點(diǎn)基本上都在掘進(jìn)頭,上山、平巷掘進(jìn)時(shí),不但要考慮掘進(jìn)頭的地應(yīng)力和煤體的物理力學(xué)性質(zhì),而且還要考慮到煤體的自重應(yīng)力。因此應(yīng)采取超前鉆孔和超前金屬骨架相結(jié)合的措施。
打超前鉆能使工作面附近的集中應(yīng)力和高瓦斯壓力向工作面前方遠(yuǎn)移,從而減小工作面附近應(yīng)力和瓦斯壓力梯度,使工作面前方形成一個(gè)8~10米長(zhǎng)的卸壓帶和排瓦斯帶;使用超前金屬骨架可以防止因掘進(jìn)工作面頂煤松軟而冒頂誘導(dǎo)突出,在掘進(jìn)工作面前方沿巷道頂部先打上一排超前金屬骨架,可以支撐巷道頂部的煤體,還可以排放瓦斯,其主要目的是增強(qiáng)巷道上方煤體的穩(wěn)定性。
超前金屬骨架架設(shè)好后,接下來(lái)的工作是使用QBZ-22輕便防突鉆機(jī)打超前鉆孔,超前鉆孔是在掘進(jìn)工作面向前方煤體打三排18個(gè)鉆孔,每個(gè)鉆孔深10米,并始終保持鉆孔有5米的超前距離,使掘進(jìn)工作前方煤體卸壓、排放瓦斯,以達(dá)到減弱或防止煤與瓦斯突出的目的。
盤(pán)縣西沖鎮(zhèn)小云盤(pán)煤礦+1500米石門(mén)揭煤措施,因?yàn)樵摰V是急傾斜煤層。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)已往各石門(mén)揭煤時(shí)所發(fā)生的突出現(xiàn)象,該石門(mén)采用預(yù)抽煤層瓦斯作石門(mén)揭煤防突措施,其措施如下:1、石門(mén)掘進(jìn)工作面掘進(jìn)期間采用先探后掘的措施進(jìn)行掘進(jìn),當(dāng)工作面迎頭底板距煤層頂板法向距離為10米時(shí),在巷道迎頭施工2個(gè)穿透煤層全厚且進(jìn)入煤層頂板不小于0.5米的前探孔,探明前方煤層的賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯情況。2、石門(mén)掘進(jìn)工作面迎頭頂(或底)板距煤層頂板法向距離為5米時(shí),在巷道迎頭施工2個(gè)穿透煤層全厚且進(jìn)入煤層頂板不小于0.5米的前探孔,進(jìn)一步探明前方煤層的賦存狀況,并在工作面施工3個(gè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)孔,對(duì)前方煤體的突出危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。如工作面有突出危險(xiǎn)時(shí),必須在工作面施工抽放鉆孔對(duì)前方煤體進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。抽放鉆孔布置到石門(mén)輪廓線(xiàn)5米的煤層內(nèi),抽放鉆孔直徑75?L,孔間距、排距均0.3米,鉆孔孔底間距為2米,每排打7個(gè)抽放鉆孔,共打5排。每個(gè)抽放孔施工完畢及時(shí)封孔進(jìn)行抽放,對(duì)抽放孔的抽放瓦斯進(jìn)行測(cè)試,確保所有抽放孔單孔瓦斯?jié)舛冉档?0%以下且抽放孔控制范圍內(nèi)瓦斯含量小于8m3/t,瓦斯壓力 降低到0.74Mpa后,再進(jìn)行效果檢驗(yàn)工作,無(wú)突出危險(xiǎn)后方可向前掘進(jìn),掘進(jìn)到巷道距煤層法向距離為3米時(shí),開(kāi)始采用遠(yuǎn)距離放炮揭煤,直至揭開(kāi)煤層。
在采取措施后,要進(jìn)行措施效果檢驗(yàn),若措施無(wú)效,則要采取附加措施,掘煤的附加措施有深孔松動(dòng)爆破,石門(mén)揭煤的附加措施有排放鉆孔等;如果措施有效,則在采取一定的安全防護(hù)措施后,就可進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。
與局部煤與瓦斯突出措施相比,區(qū)域性煤與瓦斯突出措施的優(yōu)點(diǎn)在于它是采掘工作開(kāi)展前預(yù)先采取措施,措施施工與采掘作業(yè)互不干擾,并且效果較好,因此應(yīng)該優(yōu)先采用區(qū)域性防突措施。但在煤礦的掘進(jìn)過(guò)程中,無(wú)論采用哪種防突措施,只要能安全、高效地完成礦井的掘進(jìn)工程,這個(gè)措施就是有效的防突措施。