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機巷、12522機巷等處分別采用鉆孔瓦斯流量法和鉆屑指標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.測定方法及確定標準
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;二是采用鉆屑指標法測定排放鉆孔有效排放半徑和排放時間,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。
4.2.2.測定工程量
礦井在12采區(qū)-50東翼運輸石門和21采區(qū)的-120西翼運輸石門等處對孔徑 89mm的排放鉆孔措施進行了測定,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
5.1.檢驗方法
采用鉆屑指標法對所測定結(jié)果進行了檢驗,具體做法是: 在有突出危險的掘進工作面,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的檢驗孔,孔深8～10米,測定其每米的鉆屑指標值,若所測指標值均降至突出臨界指標以下,則證明該措施的排放半徑和排放時間為有效。
5.2.檢驗情況
土朱煤礦在12518工作面和12522、12524工作面采用鉆屑指標法對孔徑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行了檢驗驗證,經(jīng)檢驗證明,突出煤層煤巷掘進孔徑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的。
6?? 安全經(jīng)濟效益
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 勞動強度,提高了工效,加快了施工進度。
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行措施效果檢驗,降低了職工的勞動強度,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度,相應(yīng) 地提高了單產(chǎn)單進,加快了掘進速度。
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,在掘進時瓦斯涌出量小,提高了安全性和成巷速度。
7?? 認識與研究
7.1.超前鉆孔措施的作用原理就是在掘進工作面的前方,穿透巷道集中應(yīng)力帶,使鄰近掘進工作面前方的地應(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:
1).在實施超前鉆孔措施時,在鉆孔的開孔段鉆進時,瓦斯涌出量增加不大,這是因為此段鉆孔尚處于巷道自然卸壓區(qū)內(nèi);隨著鉆進速度的增加,瓦斯涌出量也增加,當鉆孔進入應(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,而距離鉆孔較遠的煤體中,由于其透氣性小,瓦斯流動阻力大,瓦斯運動速度顯著地減弱,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。
7.3.根據(jù)多年來在煤與瓦斯突出巷道的試驗,實施密集小直徑(42mm)超前鉆孔措施較適應(yīng)土朱煤礦的突出煤層特點,且該措施具有如下優(yōu)點:
?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作適當?shù)募庸?不需特殊的防護措施即可保證作業(yè)的安全。（特殊地段初次實施時要加安全防護欄對作業(yè)人員進行保護）
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,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,必須嚴格按其有效排放半徑進行設(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 孔超前于掘進工作面的距離不得小于5米。
?6).在實施了超前鉆孔(排放鉆孔)措施后,還必須對措施進行效果檢驗,只有經(jīng)檢驗措施有效后,方可在安全防護措施下進行掘進或回采。
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)實踐中不斷地 得到補充與完善。
8.5.隨著礦井開采深度的增加、科學技術(shù)的不斷進步,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，是今后防突安全技術(shù)發(fā)展的方向。
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