目前國內(nèi)主要采用的局部防治突出技術(shù)措施按其對突出煤層的作用可分成兩個方面: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、深孔松動爆破等;另一方面是增強煤體的穩(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。在選用和實施局部防治突出措施時,由于突出機理較復雜,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,因煤的性質(zhì)不同,所采用的措施效果也會因地而異, 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)過選用、試驗測定、修改三個階段,方能取得較好的防突效果。土朱煤礦自1990年以來對各種防治突出措施的實施效果進行了試驗,并于1994年開始對局部防治突出措施的主要實施技術(shù)參數(shù)進行了考察測定,確定了符合本礦突出煤層特點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)計生產(chǎn)能力為40萬噸/年，因開采技術(shù)條件復雜，省煤炭廳于1977年核定生產(chǎn)能力為21萬噸/年，近幾年通過改擴后2006年核定生產(chǎn)能力達到30萬噸/年。礦井其含煤地層為測水組下段，井田內(nèi)含煤地層為測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。截止于2006年底共發(fā)生過煤與瓦斯突出22次，其中最大突出強度為1100t。各煤層煤質(zhì)牌號均為無煙煤，礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)簡單,無煤塵爆炸危險,無煤層自燃發(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)計如表2-1;按防突措施實施情況統(tǒng)計如表2-2。

土朱礦井突出基本情況統(tǒng)計表2-1

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土朱礦井突出情況按防突措施實施統(tǒng)計表2-2

自建礦到1988年以前,在局部防突措施管理方面,對石門揭煤與煤巷掘進只是直接采用震動性放炮和遠距離放炮等安全防護措施進行處理。1988年煤炭部頒發(fā)《防治煤與瓦斯突出細則》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,沿煤掘進工作面共進行了突出預測1521次, 預報工作面有突出危險352次,采取防治突出措施352次。其中:實施了深孔松動爆破措施46次(沿煤巷道)、超前鉆孔措施323次(其中實施孔徑42mm的密集鉆孔措施300次,實施孔徑89mm的超前鉆孔措施23次)。石門揭煤107個,進行工作面突出預測395次(包括過煤門預測),預報工作面有突出危險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、預測失真突出1次)。防治突出措施應(yīng)用情況見表3-1、表3-2。

表3-1 石門工作面防突措施應(yīng)用情況

注:石門預測包括石門揭煤與過煤門預測。

表3-2 沿煤掘進工作面防突措施應(yīng)用情況

深孔松動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雜,技術(shù)性強,工人難于掌握,同時因5煤層(包括5煤構(gòu)造分岔煤層)極破碎為粉末煤,采取深孔松動爆破措施效果很不理想,無法達到放”悶炮”產(chǎn)生過多的裂隙釋放瓦斯來增強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爆破措施后,還得再采取超前鉆孔措施。水力沖孔對水壓要求嚴格，煤層本身的易膨脹等原因造成沖洗出來的煤量和范圍很難達到《規(guī)程》及《細則》的要求，因此,該二項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)實測確定,在實施時有效排放范圍難以準確控制,因此,在實施措施后, 仍有二次失效,并發(fā)生了煤與瓦斯突出。

4.1.測定超前鉆孔措施的有效排放半徑和有效排放時間

4.1.1.測定方法及確定標準

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